基于金属-酚醛网络的双模策略，用于高温聚合物电介质的电荷调制

聚合物介电材料通过自组装金属-多酚网络（MPN-GA）与硼氮纳米片（BNNS）复合填料，实现双模式电荷调控：Ga3?中心捕获载流子并构建深能级陷阱，反向电场抑制二次注入；BNNS作为纳米载体抑制体域导电损耗。材料在150℃时能量密度达7.13 J/cm3（提升3.4倍），效率90%；200℃仍保持90%效率，耐压强度＞580 MV/m（25℃＞700 MV/m），为高温电容器提供新方案。

　　

摘要

聚合物电介质因其轻质和柔韧性而适用于高温电容器，但其低能量密度（U_e）和在高温下的高导电损耗严重限制了其实际应用。本文提出了一种基于自组装金属-多酚网络（MPN-GA）的双模固有电荷调节策略，该网络通过镓离子（Ga³?）与没食子酸（GA）的配位形成。这种结构利用Ga³?中心构建深层陷阱以捕获载流子，同时积累的电荷会产生反向电场，有效阻止进一步注入载流子。这种双重机制显著提高了PEI的击穿强度（E_b：25°C时>700 MV m^{?1，150°C时>580 MV m?1）。为了进一步抑制由材料本身限制的导电损耗，采用了具有宽禁带和高热稳定性的氮化硼纳米片（BNNS）作为MPN-GA的纳米载体。这种混合填充材料实现了多尺度载流子调控，在150°C时放电能量密度达到7.13 J cm?3，效率达到90%，分别比原始PEI提高了3.4倍和9%。即使在200°C时，效率仍约为90%，输出能量密度为4.26 J cm?3。这项工作展示了基于MPN的固有结构设计在电介质调节方面的潜力，并为下一代高性能聚合物电介质的发展提供了一种可扩展的方法。}

利益冲突

作者声明没有利益冲突。