新开发的聚硫酸盐可广泛用于高性能电子元件

根据斯克里普斯研究和劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)的化学家和材料科学家的一项研究，一种可以形成薄而柔性薄膜的新型聚硫酸盐化合物具有可能使其成为许多高性能电气元件的首选材料的特性。

在1月18日发表在焦耳的研究中，科学家们发现，新的聚硫酸盐可用于制造聚合物薄膜电容器，该电容器可以存储和释放高密度电能，同时耐受超出现有聚合物薄膜电容器极限的热量和电场。

“我们的研究结果表明，基于这些新型聚硫酸盐的储能电容器和其他设备可以看到广泛的应用，包括在电动汽车动力系统中，”该研究的共同资深作者，斯克里普斯研究公司分子医学系教授Peng Wu博士说。

其他共同资深作者是K. Barry Sharpless博士，斯克里普斯研究所W.M. Keck化学教授，以及LBNL分子铸造厂有机和大分子合成设施主任Yi Liu博士，这是一个用于新材料科学和技术研究的多学科设施。

Sharpless和Wu实验室最近使用在Sharpless实验室发现的氟化硫交换(SuFEx)反应合成了许多以前无法获得的多硫酸盐。SuFEx是一套不断增长的分子构建方法的一部分，称为点击化学，因为它们具有高效率和简单的反应要求。Sharpless 因其在点击化学方法方面的开创性工作而获得 2022 年诺贝尔化学奖。

在LBNL分子铸造厂的Liu实验室的调查中，研究人员发现一些新的多硫酸盐具有优越的“介电”特性。介电材料是电绝缘体，当材料暴露于电场时，正电荷和负电荷分离 - 实际上存储能量。它们用于电容器、晶体管和现代电子电路中其他无处不在的组件。

当代使用的许多介电材料都是轻质，柔韧，类似塑料的材料，称为聚合物。新的聚硫酸盐也是聚合物，但与商业介电聚合物相比，性能有了很大的改善。研究小组发现，由一种新型聚硫酸盐制成的电容器，当用氧化铝薄膜增强时，可以释放高密度的能量，同时承受电场(每米超过7亿伏)和温度(150摄氏度)，这将破坏最广泛使用的聚合物薄膜电容器。

研究人员指出，标准聚合物电容器的热敏感性通常需要在使用它们的系统中采取昂贵而繁琐的冷却措施 - 例如，在一些电动汽车模型中。因此，他们说，采用新的聚硫酸盐电介质可能会导致电动汽车和许多其他应用中更便宜，更简单，更耐用的动力系统。

“起初我感到非常惊讶，现在仍然是 - 我想我们都是。物理学领域的经典力，如电场力，如何通过其路径上的化学聚合物薄膜进行调制?不过，结果不言自明，现在似乎是分享这个难题的好时机，“Sharpless说。

研究人员继续合成和研究新的多硫酸盐，以找到一些具有更好性能的多硫酸盐。

“我们在这项研究中检查的多硫酸盐聚合物在150摄氏度下可以做得很好，但我们认为我们可以找到相关的多硫酸盐，可以处理200至250摄氏度，几乎没有功能损失，”刘说。

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