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介電聚合物電容器由于擊穿強度低、介電常數小、電滯大等原因，存在放電能量密度和效率低下的缺點。

近日，哈工大Yunfei Chang，Dawei Wang，湖北大學Qingfeng Zhang提出一種協同增強策略，通過引入二維鉍層結構Na_0.5Bi_4.5Ti₄O₁₅微片并設計獨特的雙層結構，在抑制電滯的同時顯著提高擊穿強度和介電常數。

文章要點

1）令人興奮的是，在Na_0.5Bi_4.5Ti₄O₁₅聚（偏氟乙烯-共-六氟丙烯）/Na_0.5Bi_4.5Ti₄O₁₅-聚醚酰亞胺雙層復合材料中，在8283 kV cm^-1的顯著提高的擊穿強度下，實現了25.0 J cm^-3的超高放電能量密度和81.2%的高效率。

2）有限元模擬和實驗測試結果表明，擊穿強度的大幅提高歸因于Na_0.5Bi_4.5Ti₄O₁₅薄片（~1-2μm）在基體中的均勻和水平排列以及介電常數差異較大的相鄰層的界面效應，從而有效抑制了電樹的演化和傳導損耗。

這項工作為開發高性能聚合物基儲能器件奠定了堅實的基礎。

參考文獻

Fan, Z., Dai, J., Huang, Y. et al. Superior energy storage capacity of polymer-based bilayer composites by introducing 2D ferroelectric micro-sheets. Nat Commun 16, 1180 (2025).

DOI：10.1038/s41467-024-55112-1

https://doi.org/10.1038/s41467-024-55112-1