最新研究“化解”聚合物絕緣和導熱的矛盾
時間：2023-03-09 來源：中國科學報
近日，《自然》刊發了上海交通大學化學化工學院教授黃興溢團隊與合作者的研究成果。該研究通過等規鏈段層狀排列構建陣列化納米區域，并在陣列化納米區域中引入親電陷阱基團，在大幅提升柔性聚合物電介質薄膜導熱性能的基礎上使電阻率提升了一個數量級，解決了導熱和絕緣的矛盾。該成果涉及電氣、化學、材料、工程熱物理等多學科的深度交叉融合，西南交通大學未來技術研究院教授吳廣寧作為合作者深度參與。
據悉，聚合物是一類重要的電工絕緣材料，然而聚合物材料的導熱性普遍性較差，提升聚合物的導熱性往往以犧牲絕緣性能為代價，“絕緣和導熱的互為矛盾”是制約聚合物材料在先端電氣電子裝備發展的瓶頸問題之一。研究團隊通過等規鏈段層狀排列構建陣列化納米區域，并在陣列化納米區域中引入親電陷阱基團，在大幅提升柔性聚合物電介質薄膜導熱性能的基礎上使電阻率提升了一個數量級，解決了導熱和絕緣的矛盾。聚合物電介質薄膜厚度方向的本征導熱系數為1.96±0.06W/(mK)，是目前報道的絕緣聚合物本征導熱系數的最高值。聚合物電介質薄膜在200℃、90%效率下的放電能量密度為5.34J/cm3，在50000次充-放電循環后儲能性依然穩定，且具有良好擊穿自愈性，在電磁能裝備、新能源汽車、電力電子等領域極具應用前景。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-022-05671-4
雙鏈結構聚合物電介質薄膜的分子結構和自組裝形貌 研究團隊供圖
