研究背景
基于绿色、可持续和环保聚合物的介电薄膜被认为是发展绿色能源的途径之一，纤维素及其衍生物介电材料被认为是下一代储能材料，其广泛应用有利于解决日益严重的环境污染问题。寻找能够同时提高介电击穿强度和能量存储密度的新型、绿色和环保的介电材料是十分有必要的。
文章要点
本文报道了以醋酸纤维素（CA）为基底材料，碳化聚合物点（CPDs）和钛酸钡（BT）为填料，制备了一系列三明治结构的新型复合薄膜。本文提出了一种良好的策略用于制备具有高透明度的CA介电复合薄膜，将CPDs和PDA包被的BT（PBT）分别分散在CA中，通过溶液刮涂法制备了一系列的三明治结构薄膜。这种三明治结构薄膜具有较高的击穿强度（Eb），主要是由于上下两层的CPDs限制了CA分子链的运动，从而限制了电流注入，减少了漏电流的产生。同时，层间的界面势垒有效地抑制了电荷输运，导致复合膜中的介电损耗较低。而中间层的PBT由于其固有的高极化能力，使得复合膜具有较高的（εr）。此外，PDA壳层与CA基体形成较强的氢键，也在一定程度上有助于提高膜的密度，改善填料的分散性。结果表明，当CPDs含量为0.1 wt%，PBT含量为3 wt%时，在500 MV/m的电场下，放电能量密度达到4.33 J/cm³，放电效率高达91.88%，同时复合膜仍保持75.21%的高透明度。这项工作为制造下一代环境友好型介电复合薄膜提供借鉴。
图文展示
图1. (a) PBT和 (b) 三明治结构复合薄膜的制作过程示意图。
图2. (a-f) 显示不同夹层结构薄膜透明度的数码照片；(g)三明治结构薄膜的紫外-可见透射光谱；(h) 550 nm处的透射率。复合膜的厚度约为15 μm。
图3. 三明治结构薄膜的电学和介电特性：(a)交流电导率；(b) 
； (c) 
；(d) 103 Hz时三明治结构复合薄膜的
和
。
图4. (a)击穿强度的威布尔分布分析；(b)不同夹层结构复合膜的特征击穿强度比较。
图5. (a)不同夹层结构复合膜的J-E曲线和 (b)对应的Schottky发射拟合结果；(c)肖特基发射图；(d) CPDs和PBT在CA矩阵中的作用示意图。
图6. (a)外加电场作用下的 
和
；(b)不同夹层结构复合膜、
和
的比较；(c)净极化参数；(d)电介质性能参数的雷达图。
本工作以“High Transparent Cellulose Acetate Composite Films toward Energy Storage Achieved by Tailoring the Dispersion of Carbonized Polymer Dots and Barium Titanate in the Sandwich Structure”为题发表在化学领域国际知名期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》（IF: 7.1，中科院化学大类1区）。论文的第一作者为西南交通大学2022级硕士生罗睿，通讯作者为av直播
杨静晖副教授和av直播
王勇教授。
Rui Luo, Fan Zhang, Jing-hui Yang*, Nan Zhang, Yong Wang*. High Transparent Cellulose Acetate Composite Films toward Energy Storage Achieved by Tailoring the Dispersion of Carbonized Polymer Dots and Barium Titanate in the Sandwich Structure. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2025, 13 (20), 7562-7574.
文章链接：//doi.org/10.1021/acssuschemeng.5c01585
王勇教授团队入选2020年四川省青年科技创新研究团队，团队主要从事高分子材料增强增韧、功能（导热、介电、相变、阻燃等）高分子复合材料的研究。现有教授1人、副教授2人、高工1人、讲师3人、博士后1人。团队主持包括9项国家自然科学基金在内的科研项目60余项，获2018年度四川省自然科学二等奖和2021年度四川省技术发明奖二等奖。在Prog. Polym. Sci.、Nano Micro lett.、Macromolecules等期刊发表高质量论文300余篇，ESI高被引论文6篇；主编教材1部，参编英文专著1部；申请或授权国家发明专利30余项。
