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【CSCM群星錄·卓越論文篇】香港城市大學劉雪潔:韌性,是材料和科研工作者的共同品格
來源: 時間: 2025-04-18 瀏覽: 2961

為了進一步推動復合材料領域的科技創新與人才培養,彰顯復合材料行業杰出人物的卓越貢獻與精神風貌,中國復合材料學會將正式啟動【CSCM群星錄】活動。

本次活動旨在匯聚復合材料領域的卓越科研成果,分享復材行業科技工作者的奮斗歷程、創新成果與深刻洞見,激勵更多從業者投身于復合材料的研發與應用,共同推動行業的高質量發展,為復合材料領域的未來注入新的活力與動力。

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劉雪潔--2023年度中國復合材料學會卓越論文工程入選者

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韌性,是材料和科研工作者的共同品格

個人簡介

劉雪潔,女,中共黨員,博士畢業于北京科技大學,現任香港城市大學香港心腦血管健康工程研究中心副研究員,主要研究方向包括柔性可穿戴電子/離子材料、儲能聚合物電介質材料等。在Energy Environ. Sci.、Comps. Sci. Technol.等期刊發表論文十余篇,參編英文專著兩部,申請/授權發明專利三項。其中對聚酰亞胺的高溫儲能性能研究被Energy & Environ. Sci.評為高被引及熱點論文。擔任Comps. Sci. Technol.、ACS Appl. Mater. Interfaces等學術期刊審稿人。曾獲國家獎學金(2022)、北京市優秀畢業生(2023)、北京科技大學十佳學術之星(2022)等榮譽獎項;獲“香港創新及科技基金項目研究人才庫(RTH)” 資助(2024)。

科研經歷

劉雪潔于2023年獲得北京科技大學博士學位,博士期間針對新能源、電動汽車等領域對高溫電容器的迫切需求,系統研究了聚合物基電介質材料在高溫(150-200℃)下的絕緣特性與能量損耗機制。通過分子結構設計(如引入功能性鏈段和空間電荷陷阱位點)、多層界面工程策略(如設計電荷阻擋層),成功開發出兼具高儲能密度、低能量損耗和優異擊穿場強的聚合物電介質材料. 有助于突破傳統聚合物電介質高溫性能瓶頸,推動我國新能源領域的持續發展。

現為香港城市大學香港心腦血管健康工程研究中心副研究員,研究方向拓展至柔性功能材料在可穿戴設備中的創新應用,致力于開發具有高靈敏度、優異機械適應性和生物相容性的智能傳感系統。通過設計新型功能性聚合物材料、協同優化材料離子壓電性能、力學性能等,研制可集成于人體關節/皮膚表面的柔性傳感器,用于實時生理信號監測(如心率、脈搏)、人體運動姿態捕捉及人機交互界面,促進柔性電子/離子材料在生物醫學領域的發展。

博士學位論文介紹

高溫儲能聚酰亞胺薄膜設計、制備與性能研究

聚合物薄膜電容器具有功率密度高、自愈性好,易于大規模制備等優勢在電子電力系統有著廣泛的應用。隨著新能源汽車、航空航天等領域的蓬勃發展,對極端條件下服役的聚合物薄膜電容器提出了更高要求。在熱、電等多場耦合作用下,傳統聚合物薄膜的傳導損耗會迅速增大,導致其電絕緣性以及儲能特性嚴重劣化。本論文旨在對高溫高場下聚合物電容器薄膜進行研究,以聚合物多級結構為立足點,從官能團、鏈結構以及宏觀多層結構對聚合物進行設計與制備,實現介電常數、擊穿強度、介電損耗等多參數協同優化,重點關注電極/電介質界面處的電荷注入和電介質內部激發的電荷載流子傳輸導致的傳導損耗問題,探究多級結構設計對聚合物內部電荷轉移特性的影響機制,以解決高溫高場下聚合物薄膜儲能密度較低及能量損耗大的問題,實現對聚合物薄膜高溫儲能特性的綜合調控。

(1) 利用聚酰胺酸的反應動力學機理,調控分子鏈中的極性基團,實現對聚酰亞胺(PI)的分子結構優化。與完全酰亞胺化的PI膜相比,具有最佳酰亞胺化程度的PI膜的放電能量密度提高了130%,同時加工溫度降低了100 ℃。首次探究了熱酰亞胺化反應調控PI介電常數、擊穿強度的內在機理。從陷阱角度厘清了電荷轉移特性對PI薄膜的高溫傳導及儲能特性的影響機制。

(2) 通過優化PI分子鏈中官能團的分布狀態,同時引入柔性的熱塑性聚氨酯,來改善PI的鏈間相互作用及空間結構。與傳統PI膜相比,所得全有機復合薄膜的能量密度和充放電效率分別提高了583%和400%。明確了官能團分布位置和分子鏈形態對全有機復合薄膜內部電荷傳輸的抑制機制,將自由體積擊穿理論和陷阱理論相結合,揭示了聚合物的鏈間自由體積對儲能性能提升的機理。

(3) 設計了一種寬帶隙無機層作為電荷阻擋層的雙層結構PI復合膜。無機層提高了電荷捕獲能力并調節了電極/電介質界面處的電荷遷移率。該復合膜在200 ℃下實現了4.37 J/cm3的高能量密度和92%的充放電效率。探究了電介質/電極界面與無機層/聚合物界面的電荷傳輸機制。阻擋效應和陷阱效應的協同作用揭示了復合膜在高溫下抑制傳導損耗的機理,優化了雙層結構復合薄膜的高溫儲能特性調控方法。


長期征稿

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聯系人:付    饒 18600638301

              張志皓 17610356616

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