記者從南京航空航天大學獲悉，該校李偉偉教授與清華大學南策文院士等共同研制出一種新型介電儲能材料，其能量密度是主流商用介電儲能材料的數十至數百倍，有望成為下一代高功率脈沖技術的核心器件。國際頂級學術期刊《科學》4月11日在線發表了相關成果。
李偉偉介紹，介電儲能電容器在生活中隨處可見，它能夠瞬間釋放能量，是名副其實的“功率倍增器”。小到集成電路板、心臟除顫儀，大到新能源汽車、風力發電站，都有它的身影。
目前，受傳統材料的電化學性質所限，主流商用電容器存在功率密度與能量密度不可兼得的矛盾。“也就是說，雖然它們的功率密度高，但能量密度低，容易被擊穿。我們想研究一種功率密度與能量密度都高的新材料，它能在快速充放電的同時保證安全性。”李偉偉說。
歷經三年多的探索，研究團隊設計出一種樹枝狀納米復合結構，并據此研制了邊長5毫米的新型介電儲能材料樣品，其上分布著若干儲能單元，每個單元的直徑30微米。實驗中，樣品瞬時放電僅需3.3微秒，充放電循環達100億次，在零下100攝氏度至零上170攝氏度的環境中，仍能穩定工作。
“更重要的是，樣品的能量密度達到每立方厘米215.8焦耳，而主流商用電容器的能量密度僅為每立方厘米1.2焦耳至5焦耳。”李偉偉表示，下一步團隊計劃研制尺寸更大的硅基電容器，向著產業化的目標穩步邁進。
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