【其他论文】双捕获机制下增强聚酰亚胺/γ-Ga₂O₃ 纳米复合材料的介电储能性能

        由哈尔滨工业大学(深圳)的研究团队在学术期刊 ACS Applied Materials & Interfaces 发布了一篇名为 Enhanced Dielectric Energy Storage Performance of Polyimide/γ-Ga₂O₃ Nanocomposites under Dual Trap Mechanisms（双捕获机制下增强聚酰亚胺/γ-Ga₂O₃ 纳米复合材料的介电储能性能）的文章。

摘要

        先进电子、混合动力汽车等的高速发展对聚合物电介质的性能提出了更高的要求。然而，聚合物电介质的能量密度 (Ue) 由于在高温和高电场下的漏电流和介电损耗增加而显着降低。在此，合成了具有宽带隙 (∼4.7 eV) 和中等介电常数 (∼10.0) 的 γ 相 Ga₂O₃ (γ-Ga₂O₃) 纳米板，并将其掺入聚酰亚胺 (PI) 基质中。γ-Ga₂O₃ 纳米板通过双重陷阱机制阻碍纳米复合材料中的电荷注入和传输，即由 γ-Ga₂O₃ 与 PI 之间界面处的能带排列引入的深陷阱和具有充当额外电荷载流子陷阱的晶格缺陷的 γ-Ga₂O₃ 的缺陷尖晶石结构。此外，γ-Ga₂O₃ 纳米板还作为电子散射中心并充当电势垒；因此，漏电流和传导损耗降低。因此，含有 1 wt% γ-Ga₂O₃ 的纳米复合材料在 150 °C 下表现出 4.591 J cm^–3 的放电能量密度和 501.49 MV m^–1 的击穿强度 (E_b)，明显高于商业化双轴拉伸聚丙烯 (BOPP) 在 25 °C 下的性能。此外，纳米复合材料在 120,000 次循环中表现出显着的循环稳定性，仅有 1.2% 的波动。这项工作为设计用于高温和高电场环境的电容储能聚合物纳米复合材料提供了半导体填料策略。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsami.4c12215