近来，清华大学电机系李琦副教授课题组在耐高温电容储能薄膜研讨范畴取得新进展。课题组提出分子结构单元模块化定制拼装的规划思路，经过机器学习、分子动力学模仿结合试验测验剖析提醒了影响高温介电储能特性的要害分子结构要素，终究制备得到在250℃极点温度条件下具有现在最高储能密度的聚合物电介质薄膜。

  可再生动力并网、新动力轿车、地下资源挖掘和先进电磁能配备等范畴的迅速发展要求先进电子资料和器材可以在的苛刻温度条件下安稳运转（150 °C至250 °C）。但是，作为电子器材和动力体系中不可或缺的根本元件之一——薄膜电容器，现在仅能在105 ℃以下运用，首要受限于惯例聚合物电介质资料在高温、高电场条件下电导损耗大、发热严峻、易产生热失控这一瓶颈问题。

  课题组运用机器学习对由21种单体组成的110种聚酰亚胺类大分子结构的玻璃化改变温度（Tg）和能带隙宽度（Eg）进行了高通量猜测。经过将分子结构拆分红不同的结构单元，以模块化拼装的战略组成并体系研讨了其间12种聚酰亚胺类大分子，得到了每种结构单元对资料Tg和Eg的量化影响，以此来完成可定制化取得具有方针功能的聚合物分子结构（图1）。

  传统以为，电介质的Eg是决议高温绝缘功能的重要的条件。因而，长期以来在探寻耐高温聚合物资料的研讨中一直以Eg这一目标为导向。课题组发现，在这一系列聚酰亚胺类大分子中，当Eg到达某一临界值时，导电机理产生改变，继续增大Eg并不能继续提高资料的高温介电储能功能。这一研讨根据成果得出，仅依托提高Eg的规划思路无法打破这类资料的运用温度上限。

  课题组进一步经过分子动力学模仿结合试验测验提醒，在该情况下，资料的高温介电储能功能跟聚合物中相邻共轭平面之间的二面角巨细严密相关（图2）。根据这一新的认知，课题组经过结构单元定制化拼装终究别离规划制备了在150 ℃、200 ℃和250 ℃下具有优异才能高温储能功能的电介质聚合物（图3）。例如，在250 ℃极点温度下，充放电功率在90%以上的单位体积内的包含的能量到达2.1J/cm3，为现在报导最高水平。

  本研讨得到的高功能耐高温电介质聚合物悉数由老练的溶液法二步反响组成，单体来源于商业化产品，这使得这类耐高温介电薄膜的规模化制备成为可能。与此同时，这项研讨的规划思路还可扩展到其他介电聚合物体系，对耐高温介电储能薄膜的开发具有广泛的启示含义。

  电机系博士后王瑞和2020级博士生朱雨杰为该论文的一起榜首作者，李琦副教授为论文通讯作者。其他合作者还包含清华大学电机系何金良教授和胡军教授等。该研讨得到了国家自然科学基金项目的支撑。

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