Scripps Research聚硫酸盐可广泛用于高性能电子元件

根据 Scripps Research 和劳伦斯伯克利国家实验室 (LBNL)。

在 1 月 18 日发表于Joule的这项研究中，科学家们发现，新型聚硫酸盐可用于制造聚合物薄膜电容器，这种电容器可以储存和释放高密度电能，同时还能承受超出现有聚合物薄膜电容器极限的热和电场。

“我们的研究结果表明，基于这些新型聚硫酸盐的储能电容器和其他设备可以得到广泛应用，包括在电动汽车动力系统中，”该研究的共同资深作者、分子医学系教授 Peng Wu 博士说。斯克里普斯研究。

其他共同资深作者是斯克里普斯研究所 WM Keck 化学教授 K. Barry Sharpless 博士和 LBNL 分子铸造厂有机和大分子合成设施主任 Yi Liu 博士，这是一个用于科学和技术研究的多学科设施的新材料。

Sharpless 和 Wu 实验室最近使用 Sharpless 实验室发现的氟化硫交换 (SuFEx) 反应合成了许多以前无法获得的聚硫酸盐。SuFEx 是越来越多的分子构建方法的一部分，这些方法被称为点击化学，因为它们具有高效率和简单的反应要求。Sharpless因其在点击化学方法方面的开创性工作而获得2022 年诺贝尔化学奖。

在 LBNL 分子铸造厂的 Liu 实验室进行的调查中，研究人员发现一些新型聚硫酸盐具有优异的“介电”特性。介电材料是电绝缘体，当材料暴露于电场时，其中正电荷和负电荷分开——实际上储存能量。它们用于现代电子电路的电容器、晶体管和其他无处不在的元件。

现代使用的许多介电材料都是轻质、柔韧、类似塑料的材料，称为聚合物。新的聚硫酸盐也是聚合物，但与商业介电聚合物相比具有大大改善的性能。该团队发现，由一种新型聚硫酸盐制成的电容器，在用氧化铝薄膜增强后，可以释放高密度能量，同时还能承受电场(超过每米 7 亿伏特)和温度(150 摄氏度) ) 会破坏最广泛使用的聚合物薄膜电容器。

研究人员指出，标准聚合物电容器的热敏感性通常需要在使用它们的系统中采取昂贵且繁琐的冷却措施——例如，在某些电动汽车模型中。因此，他们表示，采用新的聚硫酸盐电介质可能会导致电动汽车和许多其他应用中的电力系统更便宜、更简单、更耐用。

“一开始我很惊讶，现在仍然是——我想我们都是。物理学领域的经典力，如电场力，如何通过其路径中的化学聚合物薄膜进行调制?结果不言自明，现在似乎是分享这个谜题的好时机，”Sharpless 说。

研究人员继续合成和研究新的聚硫酸盐，以发现一些具有更好性能的物质。

“我们在这项研究中检测的聚硫酸盐聚合物在 150 摄氏度下性能良好，但我们认为我们可以找到相关的聚硫酸盐，它们可以在 200 至 250 摄氏度的温度下工作，而几乎没有或没有功能损失，”刘说。