電介質(zhì)電容器由于其超快的充放電速率和超高的功率密度，是智能電網(wǎng)調(diào)頻、電磁炮等高能武器系統(tǒng)的核心器件，并在新能源電動(dòng)汽車、可穿戴電子等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用。其中，成本低、易加工、耐高電壓的柔性聚合物最有潛力的電容器電介質(zhì)材料之一，但其低介電常數(shù)導(dǎo)致的低儲(chǔ)能密度限制了對(duì)器件小型化和高性能化的要求。因此，在介電常數(shù)提高的同時(shí)進(jìn)一步提升材料擊穿場(chǎng)強(qiáng)，是獲得高儲(chǔ)能密度復(fù)合材料亟需解決的難點(diǎn)。

    針對(duì)上述挑戰(zhàn)，合作團(tuán)隊(duì)利用帶負(fù)電無機(jī)填料的局域反向電場(chǎng)抑制二次碰撞電子的產(chǎn)生，從而阻礙擊穿相的形成發(fā)展，進(jìn)而提升復(fù)合材料擊穿場(chǎng)強(qiáng)和儲(chǔ)能密度。基于此，研究人員制備出摻入少量帶負(fù)電的2維填料的聚偏二氟乙烯基復(fù)合材料，在提高其介電常數(shù)的同時(shí)，獲得了極高的擊穿場(chǎng)強(qiáng)和儲(chǔ)能密度，該柔性電容器的儲(chǔ)能密度是目前已報(bào)道聚合物基復(fù)合材料中最高的，是目前最好的商用雙向拉伸聚丙烯薄膜電容器的18倍，甚至超過了商用電化學(xué)電容器。此外，復(fù)合材料的楊氏模量也有明顯的提高，而漏電流密度依然維持在較低水平，實(shí)現(xiàn)了擊穿場(chǎng)強(qiáng)與儲(chǔ)能密度的大幅提升。

 

    該項(xiàng)研究工作為今后高能量密度柔性電介質(zhì)儲(chǔ)能材料的實(shí)用化提供了全新的思路。