近日，中国农业大学理学院应用物理系罗炳程教授等人在电介质储能领域取得新进展，在《纳米能源》（Nano Energy）上在线发表研究论文《高熵电介质薄膜实现320 °C的高温稳定能量存储》（High temperature stable capacitive energy storage up to 320 ◦C in high-entropy dielectric thin film），这项成果对开发适用于宽温度范围的电容器技术提供了宝贵的指导，不仅为高温环境下的高效能量存储提供了新思路，还为电介质材料在更广泛的工作温度区间内的设计与应用开辟了新的研究方向。
罗炳程教授在新型信息功能材料和器件的开发及其在农业和能源领域的应用方面取得了一系列创新成果，并在《自然·通讯》(Nature Communications)、《美国科学院院刊》(PNAS)等期刊发表90余篇论文。
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连发两篇，IF=14.3、13.4 ！中国农业大学教授在发表Nature子刊、PNAS后，又取得重要进展
图1. 通过熵调制提升电介质薄膜能量存储性能和服役温区的示意图
近年来，储能材料和器件作为功能材料领域的研究热点，其中电介质储能材料由于其高功率密度、快速充放电速度以及长循环寿命等优点，在众多大功率脉冲设备中的应用前景广阔。然而，当前大多数电介质电容器的储能密度和效率较低，限制了它们在先进电子器件中的进一步应用。此外，随着太阳能转换器、航空航天动力调节以及井下油气勘探等领域的发展，要求电力系统和电子设备能在高温环境下稳定运行，因此提高电容器的储能能力并扩展其工作温度范围成为一项重大挑战。
图2. 高熵电介质薄膜的能量存储特性
针对上述挑战，罗教授团队提出并通过实验证明了利用熵调控来提升电介质薄膜能量存储性能及拓宽其工作温度范围的方法。具体来说，他们的研究探讨了构型熵与薄膜晶体结构、弛豫特性、耐击穿特性、宏观极化特性以及能量存储性能之间的关系。研究结果表明，所制备的高熵电介质薄膜实现了103 J cm^-3的有效储能密度和79%的储能效率，并且在高达320°C的温度范围内保持了稳定的性能。这些发现预计将在极端环境下的储能装置研究与设计中产生深远影响。
同济大学翟继卫教授、中国农业大学罗炳程教授等为通讯作者，本研究工作得到了国家自然基金和中国农业大学校级高性能计算平台的支持。
