【仪表网 研发快讯】在电力电子与能源系统的“心脏”地带，电容器扮演着不可或缺的关键角色。从推动绿色出行的新能源汽车，到跨越千山万水的柔性直流输电，再到探索深空与地底的尖端装备，其稳定运行都离不开高性能电容器的支撑。然而，当应用场景迈向200摄氏度以上的高温极端环境时，传统聚合物电介质材料便会“力不从心”，出现储能效率骤降、寿命缩短等问题，成为制约诸多高端技术发展的瓶颈。
面对这一世界性挑战，西安交通大学电气工程学院、电工材料电气绝缘全国重点实验室的刘文凤教授与周垚教授科研团队，近日取得了具有里程碑意义的研究进展。他们独辟蹊径，提出了一种名为 “纳米限域原位生长” 的创新策略，成功攻克了高温下电容器储能性能下降的难题。
这项技术的精髓，在于从材料内部实现“基因级”的改造。研究团队巧妙地在聚合物基体内部，直接构筑出尺寸极小、分布极其均匀的无机纳米点。这种方法如同一手精妙的“微雕”，彻底解决了传统将外来填料与聚合物混合时常见的分散不均、界面结合弱等技术痛点，实现了高性能纳米复合薄膜的可控制备。
令人瞩目的成果体现在一系列硬核数据上：采用该技术制备的新型聚合物纳米复合电介质，在200℃的高温下，放电能量密度达到了惊人的7.03 J·cm?³；即便温度攀升至250℃，仍能保持3.40 J·cm?³的优异性能，且充放电效率始终高于90%，相关性能指标处于国际领先水平。更关键的是，新材料展现了卓越的耐久性，在200℃、500 MV·m?¹的严苛条件下经历5万次充放电循环后，性能依然稳定如初。
这项突破性研究不仅为开发适用于极端环境的新一代储能器件铺平了道路，也加深了科学界对高温强电场下电荷输运机制的理解。相关成果已发表于能源材料领域的国际顶级期刊《能源与环境科学》(Energy & Environmental Science)。
据悉，刘文凤教授团队长期深耕于电容器技术全链条研究，此前已在突破柔性直流输电关键电容器国产化、研制世界首台直流断路器用非线性电容器等方面取得系列成果，为我国新型电力系统建设与国家能源安全提供了坚实的科技支撑。此次在高温储能材料领域的核心突破，标志着我国在高端电工材料基础研究与自主创新道路上又迈出了坚实的一步。
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