近日，西北大学花秀夫教授团队联合清华大学王训教授提出“相转化 - 热压复合工艺” 创新策略，成功解决氮化硼纳米片（BNNS）在聚芳醚腈（PEN）基体中的分散难题，制备出兼具高介电常数、高击穿强度与优异循环稳定性的 HPBP-x 复合薄膜，为柔性介电储能材料发展提供全新思路。

 在新能源储能技术飞速发展的当下，聚合物介电材料因兼具高击穿强度与优异加工性，成为超薄薄膜电容器、脉冲功率设备等领域的核心材料。然而，传统聚合物介电材料普遍面临 “介电常数与击穿强度反向耦合” 的难题 —— 一方提升往往伴随另一方下降，严重限制了高能量密度储能器件的研发。

成果简介

核心痛点：BNNS分散难题制约性能提升

聚芳醚腈（PEN）作为高性能工程材料，凭借出色的热稳定性、力学性能与成膜性，在介电领域备受关注。但纯 PEN 介电常数较低，难以满足高能量密度需求。

科研人员常通过引入无机填料改善性能，其中 BNNS 因超宽禁带宽度带来的优异绝缘性、热稳定性，成为理想选择 —— 理论上，BNNS 可同时提升复合材料的介电常数与击穿强度。但实际应用中，BNNS 与有机聚合物相容性差，易团聚、难分散，不仅无法发挥性能优势，还可能引入界面缺陷，反而降低材料击穿强度。

传统表面改性方法虽能一定程度改善分散性，但效果有限。如何实现 BNNS 在 PEN 基体中的均匀且定向分布，成为突破性能瓶颈的关键。

创新方案：“相转化 + 热压” 双工艺实现精准调控

为解决这一难题，团队设计了一套多步骤、高精度的制备体系，核心可概括为 “三步法”：

1.制备PEN接枝改性BNN（PEN@BNNS）

改性后的 BNNS 表面引入与 PEN 基体结构相似的聚合物链，大幅提升相容性。

2.相转化法构建蜂窝状多孔复合膜（FPBP-x）

通过相转化工艺制备多孔薄膜，PEN@BNNS 因疏水性与 PEN 分子链相互作用，定向分布在多孔膜的骨架中。

3.热压成型获得致密复合膜（HPBP-x）

热压过程中，定向分布在骨架中的 PEN@BNNS 进一步形成平行于膜平面的有序分布 。

性能突破：介电储能性能跨越式提升

1.放电能量密度

HPBP-9是纯 PEN的 2.5 倍。

2.循环稳定性

200kV/mm 电场下循环 10⁴次后，充放电效率仍保持 95% 以上，无明显性能衰减。

3.热导率

HPBP-9 热导率达是纯 PEN的 3.5 倍，有效解决介电材料散热难题。