【儀表網 研發快訊】在電力電子與能源系統的“心臟”地帶，電容器扮演著不可或缺的關鍵角色。從推動綠色出行的新能源汽車，到跨越千山萬水的柔性直流輸電，再到探索深空與地底的尖端裝備，其穩定運行都離不開高性能電容器的支撐。然而，當應用場景邁向200攝氏度以上的高溫極端環境時，傳統聚合物電介質材料便會“力不從心”，出現儲能效率驟降、壽命縮短等問題，成為制約諸多高端技術發展的瓶頸。
面對這一世界性挑戰，西安交通大學電氣工程學院、電工材料電氣絕緣全國重點實驗室的劉文鳳教授與周垚教授科研團隊，近日取得了具有里程碑意義的研究進展。他們獨辟蹊徑，提出了一種名為 “納米限域原位生長” 的創新策略，成功攻克了高溫下電容器儲能性能下降的難題。
這項技術的精髓，在于從材料內部實現“基因級”的改造。研究團隊巧妙地在聚合物基體內部，直接構筑出尺寸極小、分布極其均勻的無機納米點。這種方法如同一手精妙的“微雕”，徹底解決了傳統將外來填料與聚合物混合時常見的分散不均、界面結合弱等技術痛點，實現了高性能納米復合薄膜的可控制備。
令人矚目的成果體現在一系列硬核數據上：采用該技術制備的新型聚合物納米復合電介質，在200℃的高溫下，放電能量密度達到了驚人的7.03 J·cm?³；即便溫度攀升至250℃，仍能保持3.40 J·cm?³的優異性能，且充放電效率始終高于90%，相關性能指標處于國際領先水平。更關鍵的是，新材料展現了卓越的耐久性，在200℃、500 MV·m?¹的嚴苛條件下經歷5萬次充放電循環后，性能依然穩定如初。
這項突破性研究不僅為開發適用于極端環境的新一代儲能器件鋪平了道路，也加深了科學界對高溫強電場下電荷輸運機制的理解。相關成果已發表于能源材料領域的國際頂級期刊《能源與環境科學》(Energy & Environmental Science)。
據悉，劉文鳳教授團隊長期深耕于電容器技術全鏈條研究，此前已在突破柔性直流輸電關鍵電容器國產化、研制世界首臺直流斷路器用非線性電容器等方面取得系列成果，為我國新型電力系統建設與國家能源安全提供了堅實的科技支撐。此次在高溫儲能材料領域的核心突破，標志著我國在高端電工材料基礎研究與自主創新道路上又邁出了堅實的一步。
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