Полностью органические композиты на основе полимеров и молекулярных полупроводников для диэлектрического накопления энергии при высоких температурах

Диэлектрические полимеры для электростатического накопления энергии характеризуются низкой плотностью энергии и низкой эффективностью при повышенных температурах, что ограничивает их применение в электронных устройствах, схемах и системах, работающих в жестких условиях. Хотя введение изолирующих неорганических наноструктур в диэлектрические полимеры повышает их температурную стойкость, масштабируемое производство высококачественных нанокомпозитных пленок остается серьезной проблемой. В данной работе представлен полностью органический композит, состоящий из диэлектрических полимеров с добавлением молекулярных полупроводников с высоким электронным сродством, который одновременно демонстрирует высокую плотность энергии (3,0 Дж см−3) и высокую эффективность разряда (90%) при температурах до 200 °C, значительно превосходя существующие диэлектрические полимеры и полимерные нанокомпозиты. Показано, что молекулярные полупроводники иммобилизуют свободные электроны благодаря сильному электростатическому притяжению и препятствуют инжекции и переносу электрического заряда в диэлектрических полимерах, что приводит к существенному повышению эксплуатационных характеристик. Полностью органические композиты можно изготавливать в виде крупноформатных высококачественных пленок с однородными диэлектрическими и емкостными характеристиками, что имеет критически важное значение для их успешной коммерциализации и практического применения в высокотемпературной электронике и устройствах накопления энергии.