静电电容器凭借其超快充放电动力学、极高的功率密度和卓越的可靠性，已成为现代电力电子系统不可或缺的核心元器件。随着新能源汽车、航空航天及地下勘探等前沿技术的快速发展，设备运行环境对电容器的耐热性能提出了极为苛刻的要求。然而，其在高温环境下的应用长期受到热稳定性、极化保持性和导电损耗之间固有权衡的限制。
近日，西安交通大学电信学部周迪教授团队在耐高温高储能聚合物电介质领域取得重要突破，提出了一种“极化-输运解耦”的界面新策略，为极端热环境下运行的下一代聚合物介电电容器建立了全面的多尺度设计范式。如图1所示，团队将高熵弛豫铁电纳米填料与择优取向宽带隙无机纳米涂层相结合，构建了新型复合体系。依托先进微观表征手段，并结合第一性原理与相场模拟，从多维度揭示了该结构能缩短载流子跳跃距离、提高活化能，并构建高效热传导通道，从而有效抑制电热正反馈与击穿通道扩张。
图1 电介质材料的设计理念、以及微观结构特征
得益于极化与电荷传输协同调控，该复合材料展现出卓越的高温储能性能，室温下放电能量密度达10.44 J cm-3，效率为95%，；在150°C下，仍能保持8.35 J cm-3的能量密度、80%的效率。此外，该材料还具备出色的自愈合能力、超快的放电响应速度，并在150℃下经历了105次充放电循环后依然保持较高的效率。不同于依赖复杂多层结构或额外导热网络的传统路线，该研究在保持结构简洁的前提下，高效缓解了电热耦合效应。研究成果为兼具高能量密度与热稳定性的聚合物电介质提供了普适性设计框架，对苛刻工况下先进电力电子器件的开发具有重要指导意义。
相关研究成果以《解耦铁电极化与电荷传输以实现高热稳定性的聚合物介电储能》（Decoupling Ferroelectric Polarization and Charge Transport for Thermally Robust Polymer Dielectric Energy Storage）为题发表于《自然-通讯》（Nature Communications）。
西安交通大学电子与信息学部电子科学与学院博士研究生刘阳为论文第一作者，西安交通大学周迪教授、马来西亚博特拉大学Kar Ban Tan教授为论文共同通讯作者。该工作得到了北京理工大学黄厚兵教授、巴塞罗那大学Joan Ramon Morante Lleonart教授、加泰罗尼亚能源研究所Jordi Jacas教授、Andreu Cabot教授等多位领域专家的指导。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委项目等资助。论文感谢西安交通大学国际介电研究中心（ICDR）和西安交通大学高性能计算平台的支持。
文章链接: https://www.nature.com/articles/s41467-026-76481-9
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