芳香分子交联聚酰亚胺及纳米复合材料用于高温电容储能
应用物理
2023-09-12 v1
摘要
高温聚合物基介电电容器在电子电力系统中的应用至关重要。然而，传统介电聚合物在同时高温和电场下的热击穿导致储能性能急剧恶化，且鲜有从高温传导损耗和焦耳热耗散角度报道热击穿成因的研究。本文提出一种聚酰亚胺基纳米复合材料的交联与复合相结合的策略，通过显著抑制高温传导损耗并增强高导热性来最小化热击穿。此外，该策略的合理性从多角度进行了理论与实验验证。利用具有纳米级分辨率的开尔文探针力显微镜直接观察并定量探测了电荷俘获效应，表明交联网络引入了局部深陷阱并有效抑制了电荷传输。相场模拟证实了纳米复合材料的导热性抑制了高温热击穿。因此，优化后的纳米复合材料分别具有 5.45 J/cm3 和 3.54 J/cm3 的超高放电能量密度(Ud)及充放电效率，优于已报道的聚酰亚胺基介电纳米复合材料。本工作为高性能高温聚合物基电容器提供了一条可扩展的方向。
引用
@article{arxiv.2309.05296,
title = {Polyimides Crosslinked by Aromatic Molecules and Nanocomposites for High Temperature Capacitive Energy Storage},
author = {Feng Wang and Hao Wang and Xiaoming Shi and Chunli Diao and Chaolong Li and Weikun Li and Xu Liu and Haiwu Zheng and Houbing Huang and Xiaoguang Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.05296},
year = {2023}
}