报告题目：超高能量密度可集成化的聚偏氟乙烯基薄膜电容器

报告时间：2022年12月1日下午13:00

报告地点：闵行校区物理楼230

报告人：孟楠

主持人：田博博

报告人简介：

孟楠，东华大学材料科学与工程学院，硕士生导师。2017年于英国伦敦玛丽王后大学获得材料科学博士学位，随后在英国玛丽王后大学从事博士后研究。2020年7月加入东华大学材料学院/纤维材料改性国家重点实验室工作。研究方向为电活性功能高分子材料、柔性电介质能量存储与能量收集、纳米复合材料等，主持国家重点研发子课题1项、国家自然科学基金青年基金1项和上海市项目（3项），入选上海市领军人才（海外）。近五年来，以第一作者/通讯作者在Nature Communications、Nano Energy、Journal of Materials Chemistry C等国际期刊发表SCI论文15篇。担任中国复合材料学会介电高分子复合材料与应用专业委员会委员。

报告摘要：

聚合物电介质材料具有优异击穿场强，在脉冲功率器件、混动力汽车等领域极具应用前景，但其低介电常数导致的低储能密度不满足电子器件微型化和高性能化的要求。聚偏氟乙烯（PVDF）基材料具有较高介电常数，但较难获得储能性能优异的弛豫铁电体。通过分子链结构设计合成含氯的PVDF基三元共聚物可以将PVDF 转化成弛豫铁电体，但工艺复杂，成本高，且所得材料机械性能，击穿强度和热稳定性较差。基于以上考虑，本工作首先通过折叠热压法制得具有类弛豫铁电特性的PVDF薄膜，使PVDF的储能密度在外加电场为880 kV/mm 时达到39.8 J/cm3。在此基础上，进一步发展了卷绕热压法制备PVDF膜，通过连续边界约束作用，进一步优化材料的多层级结构，所得PVDF膜具有超高储能密度50.2 J/cm3（1 GV/mm）和较高的储能效率80%。该研究表明在加压冷却过程中产生的内应力可扩大PVDF的分子链间间距，同时在去电场的过程中将由电场导致的偶极子反转恢复到其原本的状态，有效释放存储电能。此外，卷绕热压的方法，可结合柔性碳纳米管膜电极，实现PVDF基薄膜电容器的有效组装，具有广泛应用前景。