近日，我校材料科学与工程学院2019级本科生杨尚科同学以第一作者在国际应用高分子材料领域知名期刊Journal of Applied Polymer Science（IF：3.057）上发表了题为“Preparation and properties of polyimide dielectric nanocomposites containing polyvinylpyrrolidone chemically functionalized barium titanate by in-situ synthesis compounding ”的研究性学术论文。
随着现代科技的快速发展，能源问题日益突出，特别是能源的高效储存、转换和利用一直是科学界和工程界关注的重点。目前，最常见的化学存储系统是燃料电池、锂离子电池、铅酸电池和超级电容器等。这些传统的电容器在面对电子脉冲电容器、新能源汽车和智能电网等需要高功率密度和大容量储能电容器的应用场所面临挑战。与传统的储能系统相比，聚合物介电电容器具有全固态、低损耗、介电击穿强度高、良好的设计灵活性、超快的充放电响应时间和超高功率密度等优点能运用到更多领域。然而，普通聚合物介质电容器相对较低的介电常数和工作温度大大限制了它们的应用。基于此，本研究创新性地用经聚合物活性剂聚乙烯吡咯烷酮（PVP）化学功能化的介电填料钛酸钡（BT）纳米颗粒（PVP@BT）为功能纳米填料，采用原位聚合复合法制备了高介电性高热稳定性的PI纳米复合材料薄膜。
对所得复合材料的微观结构和性能测试研究结果表明，均匀分散于PI基体中的PVP@BT显著强化了复合材料的界面极化效应，最终改善了PI基纳米复合材料的介电性能。这项工作有望为设计和制造用于储能应用的PI介电纳米复合材料提供一种新的策略。
该论文的代表性结果如下：
Figure Preparation process of PI dielectric nanocomposite films.
Figure FESEM images of PI dielectric nanocomposite films. (a) PI-10wt.%BT; (b) high resolution FESEM image of (a); (c) FESEM images of PI-10wt.%PVP@BT; (d-f) high resolution FESEM images of (c).
Figure HRTEM images of PI dielectric nanocomposite films. (a) PI-10wt.%BT; (c) high resolution image of (a); (b) PI-10wt.%PVP@BT; (d) high resolution image of (b).
Figure Plots of dielectric constant of PI-PVP@BT (a) and PI-BT (b) dielectric nanocomposite films at different filler mass contents and testing frequency. Plots of dielectric loss of PI-PVP@BT (c) and PI-BT (d) dielectric nanocomposite films at different filler mass contents and testing frequency.
Figure Dielectric constant (a) and dielectric loss (b) of PI-BT and PI-PVP@BT dielectric nanocomposite films with different filler mass contents at 1000 Hz testing frequency.
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作者简介：
杨尚科，男，2001年12月生，四川雅安人，现就读于西华大学材料科学与工程学院2019级高分子方向专业。自2021年1月进入卞军老师课题组从事聚合物基纳米复合材料的创新研究工作。前期以第二作者在Journal of Polymer Research发表SCI学术论文一篇，作为负责人主持四川省级大学生创新创业训练计划项目一项。
通讯作者简介：
卞军，博士、三级教授，硕导，四川省海外高层次留学回国人才。美国纳米协会（American Nano Society）成员，中国材料学会、中国复合材料学会、四川省塑料加工协会会员，四川省海外高层次人才专家服务团成员，教育部学位办硕士论文评审员，重庆、成都、长沙、宁波市科技局科技项目评审员。担任Journal of Applied Polymer Science, Composites Science and Technology, Polymer Engineering and Science, Polymer Composites, Journal of Polymer Engineering，《复合材料学报》及《材料导报》等10余个国际国内期刊的审稿人。任中文核心期刊《弹性体》编委。
长期从事高性能高分子结构与功能复合材料相关的教学与科研工作。近年来，参与了国家973计划项目，主持及主研教育部春晖合作计划项目、国家自然科学基金项目、国家级创新创业项目、四川省教育厅青年基金项目、四川省高校重点实验室开放研究基金项目等省级项目和企业委托合作项目20余项。
先后在Chemical Engineering Journal、Applied Surface Science、Polymer、Composites Part A、Polymer Engineering and Science、European Polymer Journal等国际期刊和《复合材料学报》《材料研究学报》《高校化学工程学报》等国内有影响力的期刊上发表了学术论文100余篇，其中SCI收录论文50余篇，EI/CSCD收录论文40余篇，出版专著2部，授权发明专利8项。
