High‑Temperature Polymer Nanocomposite Enabled by Thermally Conductive 2D Covalent Organic Frameworks for Capacitive Energy Storage

材料科学 纳米复合材料 电介质 聚合物 储能 焦耳加热 聚合物纳米复合材料 导电体 热导率 热传导 复合材料 导电聚合物 纳米技术 化学工程 电容感应 泄漏(经济) 热稳定性 碳纳米管 共价有机骨架 共价键 复合数 聚醚酰亚胺 超级电容器 热的 热能储存 介电强度
作者
Xi Zhang,Xi Zhang,Xi Chen,Yì Wáng,Hao Ren,Shuxuan Li,Xin Zhen,B Ghelich Li,Xin Zhang,Xin Zhang,Ce‐Wen Nan
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.75393
摘要

ABSTRACT Dielectric polymers for high‐temperature capacitive energy storage are often limited by low thermal conductivity and resulting Joule heat accumulation. Although high‐thermal‐conductivity inorganic fillers have been introduced, their poor interfacial compatibility with organic matrices restricts overall performance improvement. Here, we develop an all‐organic nanocomposite by integrating two‐dimensional (2D) covalent organic framework nanosheets (COF‐NS) into a polyetherimide (PEI) matrix. The COF‑NS exhibits high intrinsic thermal conductivity and forms strong interfacial interactions with PEI via B─O coordination bonds. Multi‑scale simulations combining molecular dynamics and phase‑field modeling confirm that the organic similarity between COF‑NS and PEI ensures effective phonon matching and minimizes interfacial thermal resistance, significantly enhancing thermal conduction through efficient in‑plane heat dissipation pathways. Additionally, the wide bandgap of COF‑NS introduces charge traps that suppress leakage current, while the robust interface enhances mechanical strength, and the 2D morphology inhibits electrical treeing. These combined effects significantly improve the breakdown strength and energy storage performance at high temperatures. The resulting PEI/COF‑NS composite achieves a high energy density of 5.89 J cm −3 at 200°C, with an efficiency above 90%, outperforming most reported polymer dielectrics. This work underscores the significant potential of organic 2D materials in developing high‑temperature dielectric polymers for advanced electronic and electrical systems.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
赘婿应助hodi采纳,获得10
2秒前
yg发布了新的文献求助10
4秒前
雇凶暗杀蛋饺完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
细心白凡完成签到 ,获得积分10
5秒前
yqdzd发布了新的文献求助10
5秒前
孝顺的美女完成签到,获得积分10
6秒前
醉清风完成签到 ,获得积分0
6秒前
aaaaaa完成签到 ,获得积分10
7秒前
DYYYYYY完成签到,获得积分20
8秒前
星辰大海应助爱笑的访梦采纳,获得10
10秒前
汉堡包应助毛柯柯采纳,获得10
12秒前
参宿七完成签到 ,获得积分10
13秒前
14秒前
14秒前
领导范儿应助红绿灯采纳,获得30
18秒前
valimar完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
19秒前
20秒前
渔渔完成签到 ,获得积分10
20秒前
21秒前
zhanghaha发布了新的文献求助10
21秒前
NinjiaQiu完成签到 ,获得积分10
22秒前
26秒前
Jasper应助Chara采纳,获得10
28秒前
李杰杰应助大气的鞋垫采纳,获得10
28秒前
29秒前
秋风应助科研通管家采纳,获得10
29秒前
29秒前
领导范儿应助科研通管家采纳,获得20
29秒前
Jasper应助科研通管家采纳,获得10
29秒前
秋风应助科研通管家采纳,获得10
29秒前
30秒前
Akim应助科研通管家采纳,获得10
30秒前
彭于晏应助科研通管家采纳,获得10
30秒前
yumin完成签到,获得积分10
30秒前
星辰大海应助科研通管家采纳,获得10
30秒前
深情安青应助科研通管家采纳,获得10
30秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
CLSI VET01S-2024 Performance Standards for Antimicrobial Disk and Dilution Susceptibility Tests for Bacteria Isolated From Animals (7th Ed) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7774085
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9316112
关于积分的说明 20349086
捐赠科研通 7359870
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3317352
关于科研通互助平台的介绍 2465871
邀请新用户注册赠送积分活动 2332629