【项目名称】

高导热高分子电气绝缘材料 

【项目负责人】

黄兴溢

【项目完成人】

陈杰，朱荧科，史坤明，康琪，李鹏里,江平开，黄兴溢

【项目完成单位】

上海交通大学化学化工学院，上海市电气绝缘与热老化重点实验室 

【项目简介】

高分子电气绝缘材料广泛应用于电能的发、输、变、配、用等各个环节，支撑着我国10万亿级的电气装备产业。随着新兴电气设备向高电压、高功率等方向发展，高分子绝缘材料因导热性差导致设备温升过高、易引发故障，提升高分子的导热性能是保证电气设备安全可靠运行的关键因素之一。然而，高分子材料是声子的不良导体，提升导热经常以牺牲绝缘性能为代价。如何破解高分子材料“导热和绝缘的矛盾”，已成为本领域半个世纪以来难以攻克的科学难题。

针对该难题，研究团队提出非共轭平面高分子提升本征导热性能的设计理念，揭示了有序纳米区域和缺陷共生的导热、绝缘性能协同增强机理，实现了绝缘高分子本征导热系数数量级的提高。该高分子材料薄膜厚度方向的本征导热系数为1.96 ± 0.06 W/mK，比现有高分子绝缘材料的本征导热系数高一个数量级。该高分子材料在200^oC下电击穿强度为732MV/m，能量损耗< 0.2，在50000次充-放电循环后电容储能性依然稳定，且具有良好击穿自愈性，在高温介电储能和脉冲功率等领域极具应用前景。相关成果发表于国际顶级期刊Nature上。

图1. 研究团队提出的高导热等规梯形结构二维大分子的设计策略以及在高温电容储能中的应用。