材料科学：高温容量性エネルギー貯蔵用ラダーフェインコポリマー

高温における容量性エネルギー貯蔵には、低い電気伝導と高い熱伝導率を融合させるために誘電性ポリマーが必要である。これらの一見相反する特性の共存は、既存のポリマーの根強い課題である。今回我々は、高温高電場において既存のポリマーよりも1桁以上低い電気伝導率を示すラダーフェイン（ladderphane）コポリマーのクラスを報告する。結果として、このラダーフェインコポリマーは、5.34 J cm⁻³の放電エネルギー密度、200°Cで90％の充放電効率を有し、既存の誘電性ポリマーや複合材料よりも高性能である。このラダーフェインコポリマーは、π–π積層相互作用によって自己集合して高秩序配列を形成するため、1.96 ± 0.06 W m⁻¹ K⁻¹という固有の面貫通方向の熱伝導率を生じる。このコポリマー膜は、熱伝導率が高く、効率的なジュール熱放散を可能にするため、高温高電場で優れたサイクル安定性が得られる。さらに、今回のコポリマーの破壊自己修復能が実証され、このラダーフェイン構造が、極端な条件下で動作する高エネルギー密度ポリマーキャパシターに有望であることが示唆された。

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