Polymer Dielectrics with Simultaneous Ultrahigh Energy Density and Low Loss

材料科学 电介质 电容器 介电损耗 聚合物 高-κ电介质 复合材料 光电子学 电压 电气工程 工程类
作者
Min Zhang,Bo Li,Jianjun Wang,Houbing Huang,Lin Zhang,Long‐Qing Chen
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:33 (22) 被引量:126
标识
DOI:10.1002/adma.202008198
摘要

Abstract Polymer dielectrics are highly desirable in capacitor applications due to their low cost, high breakdown strength, and unique self‐healing capability. However, existing polymer dielectrics suffer from either a low energy density or a high dielectric loss, thereby hindering the development of compact, efficient, and reliable power electronics. Here, a novel type of polymer dielectrics simultaneously exhibiting an extraordinarily high recoverable energy density of 35 J cm −3 and a low dielectric loss is reported. It is synthesized by grafting zwitterions onto the short side chains of a poly(4‐methyl‐1‐pentene) (PMP)‐based copolymer, which increases its dielectric constant from ≈2.2 to ≈5.2 and significantly enhances its breakdown strength from ≈700 MV m −1 to ≈1300 MV m −1 while maintaining its low dielectric loss of <0.002 and high charge–discharge efficiency of >90%. Based on a combination of the phase‐field method description of mesoscale structures, Maxwell equations, and theoretical analysis, it is demonstrated that the outstanding combination of high energy density and low dielectric loss of zwitterions‐grafted copolymers is attributed to the covalent‐bonding restricted ion polarization and the strong charge trapping by the zwitterions. This work represents a new strategy in polymer dielectrics for achieving simultaneous high energy density and low dielectric loss.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
害羞静柏发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
1秒前
啵啵阳子发布了新的文献求助20
2秒前
2秒前
月落十三发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
坚强的赛凤完成签到,获得积分10
3秒前
宁静致远完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
安静板栗发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
喂喂完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
5秒前
Yang发布了新的文献求助10
5秒前
大模型应助山复尔尔采纳,获得10
5秒前
5秒前
记忆力超人应助T1aNer299采纳,获得20
6秒前
wang发布了新的文献求助20
6秒前
平淡惜灵发布了新的文献求助10
7秒前
英吉利25发布了新的文献求助10
7秒前
caigou完成签到,获得积分10
7秒前
caigou完成签到,获得积分10
7秒前
梦想or现实完成签到,获得积分10
7秒前
伊莎贝儿发布了新的文献求助10
8秒前
7k7k完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
8秒前
踏实的树叶完成签到,获得积分10
8秒前
CodeCraft应助karaha采纳,获得10
8秒前
科研通AI6.2应助峰峰采纳,获得10
9秒前
9秒前
田様应助shane采纳,获得10
9秒前
贪玩的秋柔应助依古比古采纳,获得100
9秒前
青衣发布了新的文献求助10
9秒前
内向的鲂发布了新的文献求助10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
晶种分解过程与铝酸钠溶液混合强度关系的探讨 8888
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6422222
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8241137
关于积分的说明 17516575
捐赠科研通 5476243
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2892751
邀请新用户注册赠送积分活动 1869209
关于科研通互助平台的介绍 1706644