石家庄铁道大学王俊川团队《Macromolecules》：通过接枝磺酸甜菜碱甲基丙烯酸酯显著提高聚偏氟乙烯的介电极化能力和击穿强度

背景：现代电子与电力系统向小型化、集成化发展，高能量密度电容器成为关键组件，但现有聚合物电介质如BOPP能量密度不足，聚偏氟乙烯（PVDF）虽具优异击穿强度与柔性，但其本征介电常数偏低，且传统改性方法易导致填料分散不均或牺牲材料性能。研究目的：石家庄铁道大学王俊川团队旨在通过分子设计，在保留PVDF优异特性的基础上，同步提升其介电极化能力与击穿强度，以突破能量密度瓶颈。结论：该团队采用可控自由基聚合法，将磺酸甜菜碱甲基丙烯酸酯（SBMA）接枝到PVDF主链上，制备出PVDF-g-SBMA接枝共聚物薄膜。SBMA的引入增强了偶极极化、电子捕获效应和机械稳定性，在7 wt%接枝量下，薄膜介电常数提升约16%至~11.3，击穿场强提升约71%至~346 kV/mm，能量密度大幅提升约390%至~8.38 J/cm³，且工艺温和、均匀性好，具备工业化潜力。