近日，材料科学与工程学院李玉超教授团队联合济南大学谢政教授、华北电力大学查俊伟教授，在兼顾耐高温导热储能电介质材料方面取得新的进展。相关成果以《氮化硼量子点-聚酰亚胺复合材料在超低填充量下实现卓越介电强度、能量密度与热耗散性能（Quantum-confined boron nitride quantum dots-polyimide composites achieve exceptional dielectric strength, energy density, and thermal dissipation at ultralow loading）》" 为题，发表在国际顶级期刊《先进功能材料（Advanced Functional Materials）》（一区TOP期刊，IF="19.0）上，论文第一作者为我校硕士研究生李雨凡同学，通讯作者为李玉超教授，聊城大学为第一署名单位。
柔性聚合物电介质材料在电子器件与脉冲功率系统中具有广阔应用前景，然而其发展长期以来面临一个关键瓶颈：难以在高储能密度、优异热稳定性及长期运行可靠性之间实现平衡，尤其是在高温、高电场强度条件下，电荷积聚与热失效问题更为突出。针对这一挑战，本研究采用简单的溶剂热法自上而下成功制备了氮化硼量子点（BNQDs），并通过原位聚合工艺将其均匀分散于聚酰亚胺（PI）基体中，构筑出了一种耐高温导热BNQDs/PI复合电介质薄膜材料。仅填充0.06 wt%的BNQDs材料，便获得了高达632.0 kV·mm-1的击穿场强，9.57 J·cm-3的储能密度和大于90%的充放电效率，性能超越绝大多数已报道的PI基薄膜。在200°C高温条件下，该薄膜仍能保持5.46 J·cm-3的高储能密度与86%的效率，展现出优异的耐高温性能。本研究另一突破在于显著提升了复合材料的热管理能力，BNQDs的引入使复合材料的热导率相较于纯PI提升了121.7%，电-热耦合仿真与循环性能测试证实，提升的热导率能有效缓解材料内部的热积累，为器件在恶劣条件下的长期循环稳定性提供了坚实保障。
本研究以宽带隙BNQDs作为深能级电荷陷阱，协同利用量子点材料的量子限域效应、库伦阻塞效应与界面极化协同作用，在超低填料含量下有效抑制了漏电流和空间电荷积累，阻碍了载流子迁移，并诱发了强烈的界面极化。这些效应共同作用，在显著提升材料介电常数的同时，也显著增强了其击穿场强、储能密度与储能效率。此外，得益于BNQDs材料自身良好的导热性和绝缘性，复合材料的热管理能力也实现了同步提升，为新一代高功率电子器件的开发提供了新的思路。
（审核 李伟）
