Structural Design and Energy Storage Optimization of Flexible Composite Dielectrics

柔性复合介电材料凭借其快速充放电特性、成本效益优势及优异耐疲劳性能, 在航空航天器件及柔性可穿戴电子系统等领域展现出重要应用价值. 然而, 该类材料的储能密度显著低于电池与超级电容器, 这一关键瓶颈制约了电介质电容器的轻量化与微型化进程. 本文以提升柔性电介质储能密度为核心目标, 通过多尺度结构设计系统研究性能优化机制: 首先阐明极化调控与击穿强度的协同优化机制, 继而综述填料调控、界面工程和层级设计的最新进展: (1)填料体系调控-深入解析纳米填料含量梯度、维度效应（0D/1D/2D）及定向排列对介电响应与储能特性的构效关系; (2)界面工程策略-重点探讨表面改性、交联网络构建及核壳结构设计在界面极化强化与漏电流抑制方面的创新研究; (3)宏观组装结构-对比分析双层/三层/多层膜结构的层间耦合效应及其对击穿强度与能量密度的协同增强机制. 此外, 探讨了人工智能驱动的材料设计方法在介电储能体系中的突破性潜力. 同时还探讨了目前介电材料规模化制备的最新进展. 针对当前面临的储能性能不佳、人工智能驱动复杂材料的设计、规模化制备工艺等挑战, 提出高性能材料制备工艺革新、人工智能与跨尺度结构设计融合、仿生智能电介质设计等未来发展方向.