给电子产品提供能量的电容器，这次遇到了颠覆性的技术。2月18日，宾夕法尼亚州立大学领导的团队在《自然》杂志上发表了研究，他们利用一种由两种常见聚合物混合制成的材料，研发出一种耐高温电容器。这种材料在高达250°C的高温下，储能能力是普通聚合物电容器的四倍。这一发现对于电动汽车、航空航天电子产品以及电网基础设施等应用非常重要。但是电容器在小型化上面临挑战，为了提高能量密度而减小尺寸通常会导致功率下降。张启明教授解释说，在某些电力电子系统中，电容器占了系统体积的30%到40%。因此，制造更小的电容器是很重要的。 这种聚合物混合物是由聚醚酰亚胺（PEI）和聚苯并吡咯烷酮（PBPDA）组成的。PEI最初由通用电气公司开发，广泛应用于工业设备；PBPDA则以其优异的耐热性和电绝缘性闻名。两种聚合物在控制条件下加工时自组装成纳米级结构，形成薄的介电膜。这些结构抑制了漏电，同时使材料在电场中强烈极化，提高了储能能力。 混合后的聚合物介电常数高达13.5，这比大多数聚合物介电材料的介电常数高出不少。张教授表示，他看过以往文献还没见到过如此高介电常数的类似体系。 休斯顿大学聚合物研究主任阿拉姆吉尔·卡里姆评价这次发现是重大进展。他指出通常混合聚合物时介电常数不会增加。这种现象很可能是由于聚合物部分分离时形成的纳米级界面所导致。当混合物比例约为50:50时，就会形成非常大的界面面积，从而带来异常电学行为。 劳伦斯伯克利国家实验室博士后研究员谢宗亮认为这一概念要商业化还面临挑战。宾夕法尼亚州立大学的团队目前正在生产小型介电薄膜，但工业电容器制造通常需要数公里长连续卷材。他表示工业界更倾向于挤出成型工艺，因为控制成本低。不过要在保持相同结构和性能前提下大规模生产长薄膜可能会变得复杂。 研究人员表示利用现有材料仍有可能突破新的性能极限。张教授强调这只是第一步但表明这个障碍是可以打破的。 IEEE报道了这项研究内容，文章由IEEE编译完成。