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四川大学黄华东副教授、李忠明教授 AFM:含取向纤维结构的耐高温电介质材料
2026-10-17  来源:高分子科技

  高温介电薄膜是严苛环境下电容储能的关键组件,广泛应用于混合动力汽车、电力系统等领域。然而,高温下泄漏电流的激增导致放电能量效率急剧下降,远不能满足下一代高温聚合物电介质的要求。因此,如何抑制载流子迁移并降低传导损耗,以实现规模化制备适用于严苛环境的高性能电介质薄膜,仍是一项艰巨挑战。


  近期,四川大学黄华东副教授、李忠明教授团队利用“熔融挤出-热拉伸-淬火”技术在耐高温聚碳酸酯(HTPC)基体中原位构建了取向纤维结构(图1)。


  2026年10月12日,相关研究成果以“Enhanced Energy Storage Performance of High-Temperature Dielectric Films by Internally Constructing Oriented Microfibril Structure”为题发表在Advanced Functional Materials。该论文第一作者为四川大学博士生兰科钰,通讯作者为四川大学黄华东副教授和李忠明教授。


  具体而言,耐高温聚碳酸酯/(聚甲基丙烯酸甲酯/聚偏氟乙烯)(HTPC/MF)复合粒料加入到单螺杆挤出机中,随后从狭缝模具中挤出,并通过多级拉伸流场使球状分散相原位转变为MF取向纤维,后续的淬火过程有效地保留了独特的取向纤维结构。



图1 “熔融挤出-热拉伸-淬火”技术制备电介质薄膜示意图


  取向纤维诱导界面极化、提高介电常数,并有效充当载流子陷阱,抑制电极电荷注入。在600 MV/m和120 ℃下,CMF25薄膜的放电能量密度可达6.54 J/cm3,放电能量效率保持在87.5%,且在循环充放电105后表现出较小的衰减幅度,因而在耐热等级E领域表现出强大的吸引力(图2)。



图2 HTPC和HTPC/MF薄膜的储能性能及性能增强机理示意图


  该研究得到国家自然科学基金项目(52473041,52403300,52273270)的支持。


  文章链接:https://doi.org/10.1002/adfm.78992

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(责任编辑:xu)
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