点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:我国在聚合物电工绝缘材料研究领域取得重大突破
首页> 地方频道> 地方频道-上海> 要闻 > 正文

我国在聚合物电工绝缘材料研究领域取得重大突破

来源:光明日报客户端2023-03-02 20:24

  在航空电子,汽车工业,地下油气勘探和高级推进系统等众多高功率、高电流和高温应用领域,对于介电电容器的高温能力都有着迫切需求。3月2日,国际顶级学术期刊《自然(Nature)》刊发上海交通大学化学化工学院黄兴溢教授团队与合作者的最新研究成果,我国在聚合物电工绝缘材料研究领域取得重大突破,相关发明专利已获得授权。

  Nature在线发表黄兴溢教授课题组的研究成果

  介电电容器是组成现代电子电路的基本元件,其工作原理是通过将相反的电荷利用绝缘电介质材料隔离,实现电能的储存和转换。

  以混合动力汽车为例,引擎罩下的温度可能超过140 °C,材料在高电场下电导电流随电场强度增加呈指数增大,会产生大量的焦耳热。由于传统的聚合物介电材料的导热系数普遍较低,会造成介质温度快速升高,进而引起电导指数增加、耐电强度急速降低等连锁反应,从而造成器件、装备失效等严重问题。因此,“绝缘和导热的互为矛盾”成为制约聚合物材料在先端电气电子装备发展的瓶颈问题之一。

  尽管可以通过引入纳米添加等方式,增加聚合物电介质的导热系数,但这又往往以牺牲耐电强度为代价,更重要的是纳米添加给薄膜制造工艺带来极大挑战。因此,开发耐高温、本征高导热的聚合物电介质薄膜是最好选择。

  基于这个挑战,黄兴溢团队设计了一种含氟缺陷的双链结构共聚物,该共聚物通过π-π堆叠作用自组装成高度有序阵列,实现在垂直平面方向表现出高于现有聚合物10倍的导热系数。

  双链结构聚合物电介质薄膜的分子结构和自组装形貌

  电极化储能测试表明,设计的双链聚合物在高温下的放电能量密度超过当前最先进的商品双向拉伸聚丙烯5倍。同时采用红外相机直观观察到,在高导热的双链聚合物薄膜中未出现局部热积聚现象,结合模拟电介质薄膜电容器芯子的热场分布,发现薄膜电容芯子的中心温度未明显上升,充-放电循环更加稳定,实验也证明连续充-放电循环寿命是聚酰醚亚胺薄膜的6倍。

  双链结构聚合物电介质的静电储能性

  值得一提的是,设计的聚合物的碳含量相对较低,这赋予了其优异的自愈性,电镜图像清晰显示了电击穿区域四周的铝金属电极被蒸发除去,碳化通道孤立于金属电极,击穿后的金属化聚合物薄膜整体仍保持高绝缘性。自愈后的储能性没有出现明显劣化,仍能进行10000次的连续充-放电循环。

  双链聚合物电介质的循环稳定性和自愈性

  黄兴溢教授和王庆教授为该研究成果的通讯作者,陈杰助理研究员、周垚博士和黄兴溢教授为共同第一作者,上海交通大学为论文的第一完成单位。

  (光明日报全媒体记者 颜维琦 通讯员 魏娜)

[ 责编:李伯玺 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 公益课堂点亮多彩假期

  • 湖北枝江百里洲长江大桥施工顺利

独家策划

推荐阅读
这项计划经济实惠且可行,将使人们能够保护最濒危的物种免于灭绝,为地球上的野生动植物提供保障。这些“保护要务区”,其实非常接近目前已在受保护的区域,这意味着它们很容易被纳入现有保护区,或较容易找到其他保护濒危物种的方法。
2024-07-19 09:30
从清华大学获悉,该校物理系尤力教授团队与北京量子信息科学研究院等国内外研究机构合作,首次在强相互作用的室温里德堡气体中,观测到了持续稳定的“时间晶体”信号。
2024-07-19 04:40
超导体因巨大应用潜力备受关注,寻找新型高温超导体是科学界孜孜以求的目标。记者从复旦大学获悉,该校物理学系赵俊教授团队利用高压光学浮区技术成功生长了三层镍氧化物,
2024-07-19 04:40
6月25日,嫦娥六号返回器携带来自月背的月球样品安全着陆在内蒙古四子王旗预定区域。除了成功实现人类历史上首次月背采样返回,嫦娥六号十足的“国际范儿”也是全世界关注的焦点。
2024-07-19 04:35
乡村振兴既要塑形也要铸魂。塑形在加强乡村基础设施建设,提升乡村风貌,改善农民生产生活环境;铸魂则要注重培育文明乡风、良好家风、淳朴民风,繁荣乡村文化,提高乡村社会文明程度。
2024-07-19 04:10
17日,西北首个集风、光、储、充、放及客户服务为一体的综合性智慧充电示范中心正式投运并对外运营。
2024-07-19 04:10
优良的早稻品种,对于提升种植效益、稳定双季稻生产具有重要作用。中国农业科学院中国水稻研究所近日举行现场观摩研讨会,推动新品种新技术与种业公司对接,促进产业发展。届全国早稻新品种新技术观摩研讨会近日在江西省萍乡市湘东区召开。
2024-07-18 09:43
在此基础上,团队又开发出一系列基因编辑、代谢调控、网络优化的工具,可以从不同层面来修饰、调控底盘细胞的性能。2023年,基于嗜盐菌的开发利用和“下一代工业生物技术”对业界的贡献,国际代谢工程学会授予陈国强“国际代谢工程奖”。
2024-07-18 09:42
近日,世界知识产权组织发布《生成式人工智能专利态势报告》(以下简称《报告》)显示,2014年至2023年,我国生成式人工智能专利申请量超3.8万件,居世界第一,是第二名美国的6倍。
2024-07-18 03:30
目前,我国农业科技进步贡献率超过63%,农作物良种覆盖率达96%以上,农作物耕种收综合机械化率达74%,数字育种、智慧农机、智慧农场等数字化生产模式遍地开花;农村电商蓬勃发展,
2024-07-18 03:30
建设科技强国、发展新质生产力、推进新型工业化,需要有与之相适应的工匠型人才。工匠型人才需具有敬业、精益、专注、创新的工匠精神,还应具备对数字技术、人工智能等现代科技的理解、使用、交互和创新等数字素养。
2024-07-18 03:30
实体经济是一国经济的立身之本。我们要牢牢抓住实现新型工业化这个关键任务,加快建设以实体经济为支撑的现代化产业体系,不断做强做优做大实体经济,为中国式现代化构筑强大物质技术基础。
2024-07-18 03:30
“发现243信号”“243信号跟踪正常”……在航天员“回家”时,这些关键节点信息指令的发出,意味着我们研发的定向仪系列产品精准发现了航天员位置。
2024-07-17 03:35
我们的主要保护对象是壁画。许多壁画已经存在上千年,经过时间的磨砺,如今它们的模样往往是“千疮百孔”。面对这些脆弱的文物,既要做好保护,又要做好“医治”,难度可想而知。
2024-07-17 03:35
随着科技的不断进步,航天技术逐渐揭开神秘面纱,从遥远的太空走进公众的日常生活,从提升农业效率到改进环境监测技术,从优化交通出行到革新医疗技术,航天科技正以跨界融合与创新应用的方式,
2024-07-17 03:35
囿于时间与空间,遥感影像通常只能捕捉到部分信息。科研人员需要通过这些信息去反演一个全过程模态,即将遥感数据转变为人们实际需要的地表各种特性参数,但这实际上是很困难的。
2024-07-17 03:35
“我们的车铣复合机床经过你们优化后,性能有了很大提升,销量同比增长30%。”日前,在浙江省台州市东部数控设备有限公司的生产车间,总经理赵小刚兴致勃勃地带着浙江省高档数控机床技术创新中心副主任武建伟一边参观,
2024-07-17 03:25
7月15日,由中国交通建设集团有限公司牵头的“中央企业海洋工程技术创新联合体”在北京成立。在《桥梁工程——从浅海走向深海》报告中,张喜刚透露,针对未来单跨1500米的斜拉桥和3000米左右的悬索桥,相关团队已开始研究适用于水深接近100米的新型复合技术。
2024-07-16 10:11
7月10日,记者从中国湖南农业大学获悉,该校农学院李林教授团队和中国香港李氏集团Sun Crops农业有限公司正式签署“尼日利亚花生复兴计划”合作协议。
2024-07-16 10:06
一种可能在早期地球浅水区繁衍生息的复杂微生物,可能是今天所有生命的最后一个共同祖先。”  为了像Martin一样探索LUCA的生活方式,Moody研究小组追踪了350种细菌和350种古细菌的57个“标记”基因,以构建一棵生命树。
2024-07-16 10:04
加载更多