中南大学张斗、罗行团队在电介质材料界面工程研究领域取得重要进展学术资讯

来源：中南大学

近日，中南大学粉末冶金研究院张斗教授和罗行副教授团队全面阐述了电介质复合材料中界面设计、控制及极化机理研究等方面的最新进展，并在国际顶级期刊Chemical Society Reviews(IF=40.443)发表了题为“Interface design for high energy density polymer nanocomposites”的综述论文(2019,DOI: 10.1039/c9cs00043g)。中南大学粉末冶金国家重点实验室为论文第一完成单位，罗行副教授为第一作者，博士生周学凡为共同第一作者，张斗教授为第一通讯作者，英国巴斯大学Chris R. Bowen教授、英国华威大学Chaoying Wan副教授为共同通讯作者。

（聚合物基电介质复合材料中界面工程示意图）

电介质电容器因具有功率密度高（~10⁸W/kg）、充放电速度快（<1 µs）和循环使用寿命长（~5万次）等优势，在电子、电气领域具有广阔的应用前景。电介质复合材料中的界面工程是影响复合材料介电和储能性能的关键因素，成为该领域当前关注的焦点和研究难点。

基于此，作者系统介绍了复合材料中不同界面类型和构建方法，包括核壳结构、多级界面、三明治/多层结构等；总结了复合材料中界面模型、界面极化机制及其对介电常数、抗击穿电场和储能性能的影响规律；归纳了高性能电介质材料的制备策略，包括填料形貌优化、取向优化、复合材料三维结构设计等；展望了电介质复合材料的未来前景和发展方向。

近年来，在国家自然科学基金、湖南省科技计划项目和粉末冶金国家重点实验室等项目的支持下，张斗教授和罗行副教授团队在聚合物基电介质复合材料领域开展了深入研究，并取得了一系列进展，代表性论文发表在Adv. Sci.、Macromolecules和J. Mater. Chem. A等上，其中包括NI论文2篇和ESI高被引论文2篇，其主要结果为：系统研究了不同形貌低维陶瓷纳米晶水热合成生长机制，探明了其形貌、添加量、分布方向及拓扑结构等对复合物相关性能的影响规律；采用环保、简单的方法修饰陶瓷纳米颗粒表面，显著改善了其在聚合物基体中的分散性及与聚合物基体的相容性；提出刚性液晶高分子精确调控陶瓷粉末表面修饰层厚度，为定量化地探究界面效应与复合物介电和储能特性的本质关系奠定了基础。