【14th.Mar.】Polymer Nanocomposite Dielectrics for Energy Storage: Rational Design & Phase-Field Modeling
日期：2019-03-14
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题目：Polymer Nanocomposite Dielectrics for Energy Storage: Rational Design & Phase-Field Modeling
报告人： 沈 洋 教授，清华大学材料学院副院长，国家杰出青年科学基金获得者
时间： 2019年3月14日下午，3：00-4：30
地点： 化学楼A楼演讲厅528
邀请人： 黄兴溢 教授，江平开 教授
报告人简介：
沈 洋
教授，清华大学材料学院副院长
国家杰出青年科学基金获得者
教育部“长江学者奖励计划”青年学者
中组部“万人计划”青年拔尖人才
国家自然科学基金委首届优秀青年基金获得者
全国百篇优秀博士学位论文获得者
沈洋， 男，1980年11月出生。2002年7月于清华大学材料科学与工程系获得学士学位， 2007年1月获清华大学工学博士学位。此后于2007年至2011年先后在美国加州大学圣巴巴拉分校和哈佛大学进行博士后研究。2011年1月进入清华大学材料学院工作至今。
近年来在具有超高储能密度的聚合物复合电介质和全固态柔性锂离子电池等领域取得了系列研究成果。曾荣获国家杰出青年科学基金（2016），入选教育部“长江学者奖励计划”青年学者（2016），中组部“万人计划”青年拔尖人才（2015），北京市科技新星（2013），获国家自然科学基金委首届优秀青年基金资助（2012），入选全国百篇优秀博士学位论文（2009）等。
现作为项目负责人主持国家自然科学基金面上项目、杰出青年基金各一项，国家重点研发 计划子课题一项，深圳市技术攻关重点项目一项，作为骨干参与自然基金重点项目、973项目子课题等多个项目。在包括Annual Review of Materials Research, Advanced Materials, Nature Communications, Advanced Functional Materials, Advanced Energy Materials, Journal of American Chemical Society等刊物共发表SCI论文140余篇，他引6000余次。获授权发明专利21项。
受邀在国内外学术会议做邀请报告近20次，担任中国物理学会秋季年会电介质分会召集人和2018 MRS Spring Meeting Symposium co-chair等。担任SCI期刊Applied Surface Sciences和Science Bulletins副主编。
Polymer Nanocomposite Dielectrics for Energy Storage:
Rational Design & Phase-Field Modeling
Yang Shen*, Ce-Wen Nan
State Key Lab of New Ceramics and Fine Processing, School of Materials Science and Engineering, Tsinghua University, Beijing, 100084, China
shyang_mse@tsinghua.edu.cn ; cwnan@tsinghua.edu.cn
Abstract:
Polymer nanocomposites, which combines high dielectric permittivity (r) of ceramics and high breakdown strength (Eb) of polymers, are promising dielectrics for high power electrostatic capacitors. Capable of delivering ultrahigh power, they are the major enabler for a number of modern electrical and electronic devices. Tremendous efforts have been made to break the adverse coupling between r and Eb and raise their low energy density, make them viable for energy storage applications. Experimental results indicate that the interfaces between inorganic fillers and polymer matrix play critical roles in determining the Eb of the composites. Phase-field models are employed to simulate the complicated dielectric breakdown process in composites. It is revealed that aspect ratio and orientation of inorganic fillers are critical factors that could substantially change the distribution of local electric field and affect the propagation of breakdown path. Simulation results also show that breakdown paths are originated mostly at the interface between composite and electrodes as a result of charge injection from the electrodes under high electric field. Fillers of large energy band gap is capable of raising the energy barrier and suppressing the detrimental charge injection. In light of these findings, optimal structure designs of polymer composites with low loss are proposed and demonstrated.
