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來自西安交通大學的學者報道了一種由聚酰亞胺(PI)介電聚合物與高絕緣氧化鎂(MgO)納米填料混合而成的復合材料，其具有高擊穿強度、寬溫度范圍和低介電損耗。然而，大多數介電聚合物在室溫下具有良好的儲能性能，不能在100℃以上的高溫下使用。本文通過原位聚合制備的聚酰亞胺介電納米復合材料由容易制備的氧化鎂填料組成，具有不同的形貌，如納米顆粒(0D)、納米線(1D)和納米片(2D)。實驗結果表明，聚合物復合材料的絕緣性能和擊穿強度與氧化鎂的形態密切相關，有限元模擬結果進一步證明了這一結論的合理性。含有超低含量(0.5vol%)氧化鎂納米片的聚合物復合材料具有超高的電容性能，即在150℃時的放電能量密度為4.78 J.cm−3，明顯優于已報道的介電聚合物和納米復合材料。相關文章以“High-Temperature Flexible Nanocomposites with Ultra-High Energy Storage Density by nanostructured MgO fillers”標題發表在Advanced Functional Materials。

圖1.材料準備。aa)聚酰亞胺基聚合物納米復合材料的制備示意圖。b)PI/MgO-NPLs薄膜的照片，其體積分數為0.5vol%。

圖 2.介電穩定性。a） 隨著MgO含量的變化，復合材料在25℃和10 kHz下的介電常數和介電損耗。b） 在 1 kHz 下測得的含有 0.75 vol% MgO 的 PI 和 PI/MgO 復合材料的溫度相關介電常數和損耗。

圖 3.擊穿強度和直流電阻率。a)PI/MgO納米復合薄膜在150℃下的擊穿強度。b）在50 MV m−1和150 ℃時，具有MgO的納米復合材料的直流電阻率。c） 在410 MV m−1時，通過無限元模擬，在MgO含量為MgO的PI納米復合材料中擊穿路徑演化的最終穩定狀態。

圖 4.電能存儲能力。PI/MgO-NPs （a）、PI/MgO-NWs（b）和PI/MgO-NPL（c）在10 Hz和150℃下測得的放電能量密度和充放電效率。

綜上所述，本文成功地證明了在PI聚合物基質中加入少量具有納米片狀結構的氧化鎂可以引入深層阱，從而顯著提高材料的電阻率，特別是在高場強和高溫情況下。氧化鎂具有帶隙寬、介電常數高的特點，使復合材料具有高Ud、大η、顯著Eb、高場強、高溫介電穩定性好等綜合優勢。此外，納米粒子、納米粒子和納米粒子的形態和結構也被特定地用于進一步改善高溫電容器聚合物復合材料的性能。與介電聚合物和c-BCB/BNNS復合材料相比，MgO NPLs具有優異的溫度電容性能。此外，超低體積含量的氧化鎂納米粒子(0.5vol%)的聚酰亞胺復合材料具有更大的可伸縮性。這種簡單的方法揭示了可伸縮高性能高溫介電聚合物復合材料的合理設計，證明了介電聚合物材料在極端環境下的電力電子和電氣系統中的實際應用潛力。（文：SSC）