近日，云南马来亚学院（现代工学院）副院长胡万彪研究员团队依托云南马来亚学院（现代工学院）、材料与能源学院、西南联合研究生院及云南省电磁材料与器件重点实验室，在聚合物电介质储能领域取得系列重要进展。该团队针对聚合物电介质在极端电场下击穿机理不明及能量密度受限等核心挑战，提出了“聚集态调控”与“自由体积调控”等研究策略，为开发高性能聚合物储能薄膜提供了新的理论基础与设计方法。相关研究成果作为封底文章先后发表于国际权威期刊Advanced Science、ACS Materials Letters、Journal of Materiomics上。

一、调控聚合物自由体积，实现储能密度与功率密度的双重突破

在阐明击穿机理的基础上，该团队进一步提出了“短链分子空间定位插层”策略，用以精准填充PVDF中的自由体积。在不破坏PVDF晶区极化能力的前提下，有效缩短了电子的平均自由程，阻断了碰撞电离的链式反应。所制备的2.5 vol% PEwax/PVDF复合薄膜实现了达32.67 J/cm3的能量密度，以及138 MW/cm3的功率密度。该工作为通过调控PVDF自由体积来设计下一代高储能聚合物电介质提供了新的思路。

二、构建聚集态框架，突破“空间盲区”揭示PVDF击穿机理

传统能带模型难以准确预测半结晶聚合物在超高电场下的击穿行为，其根源在于能带理论忽视了聚合物本征聚集态结构对载流子动力学的决定性作用。针对这一问题，该团队建立了“能带-载流子-聚集态”三位一体的研究范式。该研究通过精准调控聚偏氟乙烯（PVDF）中的球晶尺寸，在实验层面证实：球晶边界上的链端缺陷是载流子陷阱的物理源头，而球晶间的无定形自由体积通道则是载流子加速与跃迁的路径。该工作将实际的聚集态结构转变为绝缘性能的设计变量，解决了该领域长期存在的理论与实验现象割裂的问题。

云南大学材料与能源学院、西南联合研究生院博士生王子岳为论文第一作者，胡万彪研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、云南省“兴滇英才支持计划”云岭学者专项、云南省电磁材料与器件重点实验室、云南大学“双一流”建设、西南联合研究生院专项的支持。　

文章链接：

https://doi.org/10.1021/acsmaterialslett.5c01310

https://doi.org/10.1002/advs.202517894

https://doi.org/10.1016/j.jmat.2025.101120

来源：云南马来亚学院

编辑：奚利 责任编辑：李哲