介电聚合物电容器由于击穿强度低、介电常数小、电滞大等原因，存在放电能量密度和效率低下的缺点。

近日，哈工大Yunfei Chang，Dawei Wang，湖北大学Qingfeng Zhang提出一种协同增强策略，通过引入二维铋层结构Na_0.5Bi_4.5Ti₄O₁₅微片并设计独特的双层结构，在抑制电滞的同时显著提高击穿强度和介电常数。

文章要点

1）令人兴奋的是，在Na_0.5Bi_4.5Ti₄O₁₅聚（偏氟乙烯-共-六氟丙烯）/Na_0.5Bi_4.5Ti₄O₁₅-聚醚酰亚胺双层复合材料中，在8283 kV cm^-1的显著提高的击穿强度下，实现了25.0 J cm^-3的超高放电能量密度和81.2%的高效率。

2）有限元模拟和实验测试结果表明，击穿强度的大幅提高归因于Na_0.5Bi_4.5Ti₄O₁₅薄片（~1-2μm）在基体中的均匀和水平排列以及介电常数差异较大的相邻层的界面效应，从而有效抑制了电树的演化和传导损耗。

这项工作为开发高性能聚合物基储能器件奠定了坚实的基础。

参考文献

Fan, Z., Dai, J., Huang, Y. et al. Superior energy storage capacity of polymer-based bilayer composites by introducing 2D ferroelectric micro-sheets. Nat Commun 16, 1180 (2025).

DOI：10.1038/s41467-024-55112-1

https://doi.org/10.1038/s41467-024-55112-1