中科院宁波材料所：新型生物基环氧树脂突破高电压绝缘材料瓶颈
中科院宁波材料所：新型生物基环氧树脂突破高电压绝缘材料瓶颈
中国科学院宁波材料技术与工程研究所刘小青研究员课题组开发了一种新型生物基电工环氧树脂（DGEMT），该材料同时具有高本征击穿强度、高本征热导率和低介电损耗的性能，性能可完全媲美石油基双酚A环氧树脂。
研究背景
电力系统的超高电压、超大容量和紧凑型发展趋势，要求电工环氧材料具有高击穿强度和热导率，但两者之间存在矛盾关系，难以协同提升。另一方面，用于生产环氧树脂的原料（双酚A和环氧氯丙烷等）大多来自石化资源，具有严重的资源和环境污染问题。因此，研发具有高击穿强度和热导率的绿色环保型电工环氧材料，是当前电力设备行业重要的研究方向，对推动行业高质量发展，带动产业升级具有重要意义。
研究成果
基于上述背景，中国科学院宁波材料技术与工程研究所刘小青研究员课题组以可再生资源的厚朴酚为原材料，利用厚朴酚的烯丙基和酚羟基两个活性官能团，设计并制备得到具有双反应位点和分子电荷陷阱的生物基环氧树脂（DGEMT）及其复合材料（Al2O3/DGEMT）。
得益于DGEMT树脂分子轨道能极差形成的分子电荷陷阱以及分子中的联苯结构形成液晶单元，Al2O3/DGEMT复合材料具有固有的高绝缘性、低介电损耗和高热导率的优点。具体而言，Al2O3/DGEMT复合材料的交流击穿强度和热导率分别为35.5 kV/mm和1.19 W/(m·K)，分别比石油基复合材料（Al2O3/DGEBA）高15.6%和52.6%；介电损耗δ=0.0046，比Al2O3/DGEBA低20.7%，实现了击穿强度和热导率的协同提升。
此外，Al2O3/DGEMT的力学性能、热学性能和加工性能与Al2O3/DGEBA完全相当，证实了利用生物基环氧树脂制造环境友好型电力设备的可行性，具有良好的工程应用前景。
原文信息
该工作发表在《Chinese Journal of Polymer Science》上。杨克荣博士后为该论文的第一作者，刘小青研究员和代金月副研究员为通信联系人。
Bio-based Epoxy Composites Demonstrating High Temperature Breakdown Strength and Thermal Conductivity for High Voltage Insulation
Yang, K. R.; Dai, J. Y.; Wang, S. P.; Zhao, W. W.; Liu, X. Q.
Chinese J. Polym. Sci., 2025,43,40–52.
DOI: 10.1007/s10118-025-3254-5