无铅BNKT纳米复合增强P(VDF-HFP)异质结构的储能密度与效率研究

研究人员通过将聚偏氟乙烯-六氟丙烯(P(VDF-HFP))与无铅Bi0.5(Na0.8K0.2)0.5TiO3(BNKT)陶瓷复合，成功开发出兼具高储能密度和低能量损耗的两相复合材料。5wt% BNKT掺杂的复合材料在130MV/m电场下实现1.18J/cm3的储能密度，40MV/m时效率达82.1%，为高性能介电电容器研发提供新思路。

　　

这项突破性研究展示了如何通过精巧的界面设计提升介电聚合物性能。科学家们将聚偏氟乙烯-六氟丙烯(P(VDF-HFP))与环保型无铅BNKT陶瓷结合，创造出性能卓越的纳米复合材料。当BNKT添加量为5%时，材料在中等电场强度(130MV/m)下就能储存1.18焦耳/立方厘米的能量，远超纯聚合物表现。更令人振奋的是，该系统在40MV/m电场下仍能保持82.1%的超高能量转换效率。

微观结构分析揭示，BNKT与P(VDF-HFP)分子链之间形成的强界面键合是性能提升的关键。这种特殊结构不仅增强了极化强度和电荷密度，还显著降低了介电损耗，同时提高了材料的击穿场强。特别值得注意的是，即便在低BNKT浓度下，复合材料的剩余极化和损耗密度都得到显著优化，完美解决了传统纳米复合材料"高储能必伴随高损耗"的行业难题。这项研究为开发新一代高效环保型储能器件提供了重要技术路径。