近日，中国农业大学理学院应用物理系罗炳程教授等人在电介质储能领域取得新进展，在《纳米能源》（Nano Energy）上在线发表研究论文《高熵电介质薄膜实现320 °C的高温稳定能量存储》（High temperature stable capacitive energy storage up to 320 ◦C in high-entropy dielectric thin film），这对于开发适应宽温度范围的电容器技术具有显著的指导作用。该工作不仅为高温环境下高效能量存储解决方案提供了新的视角，而且为电介质材料在更广泛服役温区的设计与应用开辟了新颖且有前景的研究路径。

图1. 通过熵调制提升电介质薄膜能量存储性能和服役温区的示意图

储能材料与器件是近年来功能材料领域的研究热点。其中，电介质储能材料具有高功率密度、快速的充放电速度以及长循环寿命等优点，有望在众多大功率脉冲设备中得到应用。然而，当前大部分电介质电容器的储能密度和效率都较低，限制了在先进电子器件的进一步发展。同时，太阳能转换器、航空航天动力调节以及井下油气勘探等领域的最新进展要求电力系统和电子设备能够在在高温下稳定服役，因此，在保证电容器具备出色储能能力的同时，拓宽其工作温区成为一项重要挑战。

图2. 高熵电介质薄膜的能量存储特性

为应对上述挑战，该工作提出并验证了通过熵调控提升电介质薄膜能量存储性能及扩展其服役温区的方法。具体而言，该工作探讨了构型熵与薄膜晶体结构、薄膜弛豫特性、耐击穿特性、宏观极化特性以及能量存储性能之间的关系。在该研究中，高熵电介质薄膜实现了了103 J cm^-3的有效储能密度和79%的储能效率。同时，该薄膜在宽温范围内保持了稳定的结构，使其能够在高达320°C的温度下正常工作。这项研究提出的设计理念及其成果，预计将对极端环境下储能装置的研究与设计产生深远的影响。

同济大学翟继卫教授、中国农业大学罗炳程教授等为通讯作者，本研究工作得到了国家自然基金（No.52032007和No.52202154）和中国农业大学校级高性能计算平台的支持。

罗炳程教授在新型信息功能材料和器件的开发及其在农业和能源领域的应用方面取得了一系列创新成果，并在《自然·通讯》(Nature Communications)、《美国科学院院刊》(PNAS)等期刊发表90余篇论文。