近日，中國科學院深圳先進技術研究院汪正平、孫蓉帶領的先進材料研究中心團隊成功找到了一種可以大幅度提高復合材料介電常數(shù)的方法，同時在介電儲能方面也有突出的性能。相關研究成果以Construction of a 3D-BaTiO3 network leading to significantly enhanced dielectric permittivity and energy storage density of polymer composites（《鈦酸鋇三維網(wǎng)絡的構建極大地提高了聚合物復合材料的介電常數(shù)和能量儲存密度》）為題發(fā)表于《能源與環(huán)境科學》（Energy & Environmental Science，2017, DOI: 10.1039/c6ee03190k）。

　　隨著石化能源的快速消耗，催生了可再生能源的開發(fā)利用以及各種儲能技術的發(fā)展。電介質儲能技術具有異?？斓哪芰哭D換速率，工作時間長以及環(huán)境友好等特點，已經(jīng)在現(xiàn)代電子電力工業(yè)如可穿戴電子、混合動力汽車、武器系統(tǒng)等領域得到廣泛應用。隨著電子器件向小型化和高性能化方向的發(fā)展，迫切需要具有高儲能密度的電介質材料。

　　對于無機顆粒分散填充的聚合物基復合電介質材料，即使高介電的填料粒子體積含量高于50 vol%，復合材料的介電常數(shù)由于受制于聚合物的低介電而難以獲得突破（通常低于50）?；诖?，深圳先進院電子功能材料小組于淑會、羅遂斌等人通過對復合材料的結構和制備方法進行設計，在聚合物體系中構建三維高介電網(wǎng)絡，成功解決了聚合物復合材料介電常數(shù)難以提升的難題，在陶瓷填料含量僅為30vol%時，介電常數(shù)突破200，同時儲能密度亦得到大幅提升。

　　圖1 (a) 3D 鈦酸鋇/環(huán)氧樹脂復合材料的制備過程示意圖；(b,c)冷凍干燥后的BT-纖維素/環(huán)氧樹脂橫截面掃描電鏡照片；(d,e)3D 鈦酸鋇/環(huán)氧樹脂復合材料橫截面掃描電鏡照片。

　　圖2 鈦酸鋇/環(huán)氧樹脂復合材料的介電性能及微觀原理分析示意圖。