电动汽车、可再生能源系统和航空航天设备等高功率电气化领域，对直流母线电容器的工作条件提出更高要求，材料需要在高电场、高温环境下可靠运行，同时兼顾成本与加工性能。聚丙烯（PP）因介电损耗低、击穿强度高，且工业化加工体系成熟，长期作为这类电容器的介质材料。但传统聚丙烯薄膜在105℃以上介电性能明显下降，漏电流和损耗因子上升，击穿强度降低。聚丙烯属于半结晶聚合物，非晶区自由体积大，电场下分子链段运动能力较强，容易发生电荷注入与传输，造成介电性能衰减。因此现有聚丙烯电容器在高温环境需要降额使用，不利于电力系统的小型化与效率提升。
针对上述瓶颈，西安交通大学张志成教授团队创新性提出温度驱动相重构策略，将聚（丙二醇）二甲基丙烯酸酯交联单元引入聚丙烯介质，在室温和高温条件下分别调控半结晶聚丙烯的相分布。室温下该体系可以压缩非晶区自由体积，高温下促进结晶区分子链折叠，同时改善晶区与非晶区分布，抑制高电场下电荷传输和空间电荷积累，提升介电击穿强度。测试结果显示，改性材料室温放电能量密度为11.7 J/cm3，放电效率高于90%；高温下放电能量密度为6.4 J/cm3，放电效率超81%。该研究为半结晶聚合物凝聚态结构调控提供思路，也可为兼具结构与绝缘性能的聚合物电介质设计提供参考，用于高性能电容器的开发。
该研究成果以《基于可交联聚丙烯半结晶调控的温度驱动相重构用于电容储能研究》（Temperature-Driven Phase Reconstruction Engineering Enabled by Crosslinkable Polypropylene Semicrystalline Regulation for Unprecedented Capacitive Energy Storage）为题，发表在国际著名期刊《能源与环境科学》（Energy & Environmental Science）上。论文第一单位为西安交通大学，西安交通大学博士李文轩（现为清华大学博士后）为本人的第一作者，西安交通大学张志成教授、龚红红副教授为本文的通讯作者。
该研究工作得到国家自然科学基金等项目的支持。表征及测试得到西安交通大学分析测试共享中心的支持。
论文链接： https://doi.org/10.1039/d6ee04842k
张志成教授主页：https://gr.xjtu.edu.cn/en/web/zhichengzhang
龚红红副教授主页：https://gr.xjtu.edu.cn/en/web/gonghh
