突破性进展：新型机械键合介电聚合物在高温电容储能中的革命性应用

为解决高温电容储能传统中介电聚合物温度限制问题，研究人员开展了一项关于新型机械键合介电聚合物的研究。他们设计出一种分子拓扑结构，通过机械键合显著抑制了高温下的传导损耗。实验表明，该材料在250°C时电导损耗极低，放电能量密度达4.1 J cm?3，效率高达90%。这一成果不仅突破了传统介电聚合物的温度瓶颈，更为高温电子设备的开发提供了新的材料选择，极具科研价值和应用前景，值得相关领域科研人员关注。

　　

摘要

高温电容储能要求介电材料在极端温度下保持低电导损耗和高放电能量密度。介电聚合物的温度能力被限制在200°C以下，无法满足高功率和恶劣条件下电子设备的需求。在此，我们报告了一种介电聚合物的分子拓扑设计，通过机械键合克服了这一障碍，其中环状聚醚被穿在各种聚酰亚胺的轴上。通过密度泛函理论和分子动力学计算，我们发现，环状分子通过机械键合抑制了被环绕聚合物链的局部振动，显著抑制了在接近热极限时主导传导损耗的声子辅助链间电荷传输。在250°C时，我们实验观察到直流电电阻率比商业聚酰亚胺高出四个数量级，放电能量密度达到4.1?J?cm^?3，充放电效率为90%，超过了传统介电聚合物和聚合物复合材料。这些发现为显著提高介电聚合物的温度能力提供了机会，鉴于现有可修饰机械键的丰富多样的分子拓扑结构。