聚合物介电材料具有优异的加工性和较高的击穿强度（Eb），这使得到开发高能量密度电容器成为可能。尽管通过添加高含量（>10 vol%）的高K无机填料可以改善聚合物介电常数（K），但这种方法在可扩展薄膜加工中面临着巨大的挑战。

近日，武汉理工大学Lijie Dong，美国宾夕法尼亚州立大学Qing Wang报道了一种在铁电聚合物中掺入超低比例(<1 vol%)的低K Cd_1−xZn_xSe_1−yS_y纳米点的策略。

文章要点

1）实验结果显示，聚合物复合材料的K和Eb值得到了显著提高，产生26.0 J·cm^-3的放电能量密度，优于目前在≤600 MV·m^-1下测量的介电聚合物和纳米复合材料。

2）研究发现，聚合物复合材料中非常规介电增强得益于纳米点填料引起的结构变化，包括聚合物链构象的变化和诱导界面偶极子的变化，并得到了密度泛函理论（DFT）计算的证实。此外，建立的介电模型解决了目前体积平均模型对低填料含量聚合物复合材料的局限性，与实验结果吻合较好。

这项工作为可扩展高能密度聚合物介电材料的研究提供了一条新的实验途径，也促进了人们对聚合物纳米复合材料在原子尺度下的介电行为的基本认识。

参考文献

Li Li, et al, Significant Improvements in Dielectric Constant and Energy Density of Ferroelectric Polymer Nanocomposites Enabled by Ultralow Contents of Nanofillers, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202102392

https://doi.org/10.1002/adma.202102392