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  商業(yè)化介電高分子電容薄膜僅能在105°C以下正常工作，無法滿足新能源汽車、可再生能源并網(wǎng)、地下資源開采、先進(jìn)電磁能裝備等領(lǐng)域?qū)Πl(fā)展耐高溫介電儲能電容器的要求（150 °C至250 °C）。另一方面，目前已有的耐高溫介電高分子中存在大量共軛結(jié)構(gòu)，使其在高溫和高電場下的電導(dǎo)損耗呈指數(shù)級上升，導(dǎo)致器件過熱損壞。近年來，研究者們通過減少大分子中的共軛結(jié)構(gòu)來提升材料的能帶隙寬度（E_g），但仍無法實現(xiàn)200℃以上高效儲能。

  近日，清華大學(xué)李琦課題組通過一種基于結(jié)構(gòu)單元定制組裝的策略，揭示了當(dāng)材料E_g超過某一臨界值時，高溫絕緣性能隨E_g增大呈現(xiàn)邊際收益遞減的現(xiàn)象，此時影響介電高分子高溫儲能性能的決定性因素轉(zhuǎn)變?yōu)橄噜徆曹椘矫骈g的二面角大小。依據(jù)這一新的認(rèn)知，課題組設(shè)計制備的介電高分子薄膜在250 ℃極端溫度下的放電能量密度達(dá)到2.1J/cm³（90%充放電效率），為目前報道最高水平。

圖2. 結(jié)構(gòu)單元對材料T_g和E_g的量化影響

圖4. 高溫介電儲能性能

  全文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-38145-w#Sec2