研究團隊合成了磷鎢酸亞納米片填料，并基于此開發(fā)了一種聚合物基亞納米復(fù)合電介質(zhì)，顯著提升了聚合物電介質(zhì)的高溫儲能性能。這種磷鎢酸亞納米片由磷鎢酸骨架和油胺表面活性劑構(gòu)成，厚度不足1納米，橫向尺寸達到3微米，具有柔性，可在聚合物基體內(nèi)部呈現(xiàn)出多種狀態(tài)，如波浪狀、彎曲狀、彎折狀等。

該亞納米片具有較高的機械強度，且其橫向尺寸可以有效傳遞面內(nèi)方向的載荷。因此，亞納米片可以在極小含量下顯著提升聚合物復(fù)合電介質(zhì)的力學(xué)性能。其次，彌散分布的亞納米片可以迫使電介質(zhì)內(nèi)部的擊穿路徑繞其擴展，且其橫向尺寸、彎曲形狀可以有效增大擊穿路徑擴展的長度和難度，進而提升復(fù)合電介質(zhì)的擊穿場強。

該亞納米片具有極大的比表面積，可引入大量表面活性劑-聚合物界面。二者具有高結(jié)合能，可以顯著減少界面缺陷；二者的能級失配還可構(gòu)成載流子陷阱，抑制空間電荷遷移。此外，密度泛函理論計算揭示了該亞納米片中具有顯著的面內(nèi)電子離域特性，電子得失行為更容易發(fā)生（圖4）。磷鎢酸骨架獨特的周期排布團簇結(jié)構(gòu)賦予其極強的電荷捕獲和容納能力，可通過內(nèi)部大量W離子的變價而進一步捕獲空間電荷，顯著降低高溫漏電流。因此，極小含量的亞納米片（0.5 wt.%）便可使復(fù)合電介質(zhì)的高溫儲能性能獲得顯著提升，在200 °C和150 °C下的能量密度分別達到8.1 J/cm和7.2 J/cm³（充放電效率為90%）。

除此之外，這種亞納米復(fù)合電介質(zhì)可耐受200 °C環(huán)境中50萬次的充放電循環(huán)，且儲能性能對測試電極面積的變化保持穩(wěn)定。更為重要的是，研究團隊依托烏鎮(zhèn)實驗室，采用工業(yè)化流延設(shè)備首次實現(xiàn)了百米級長度的亞納米復(fù)合電介質(zhì)薄膜的卷對卷生產(chǎn)，所獲得的薄膜具有穩(wěn)定的儲能性能，展現(xiàn)出廣闊的工業(yè)化應(yīng)用前景。