近日，化学与化工学院本科生科研创新迎来历史性突破。化学工程与工艺（卓越）2201班本科生杨国庆，在周文英教授的指导下，以第一作者身份在国际期刊《Nanoenergy Advances》上发表研究论文，实现了学院本科生以第一作者发表高水平国际期刊论文零的突破。该成果不仅是我院学生科研能力的集中展现，更是学院长期坚持科教融合、深耕创新型人才培养模式的标志性硕果。

本项研究聚焦于高性能聚合物电介质材料，致力于解决该领域长期面临的高介电常数、低损耗与高击穿强度难以协同提升的关键难题。在周文英教授的悉心指导下，杨国庆同学通过创新的多巴胺自聚合策略，成功在MXene纳米片表面构筑了均匀的聚多巴胺（PDA）绝缘壳层，制备出具有核壳结构的MXene@PDA纳米填料，通过溶液浇铸法将其引入PVDF基体，并最终制得MXene@PDA/PVDF柔性纳米复合材料。

研究系统揭示了PDA界面层对材料性能的调控机制。PDA绝缘层能有效阻隔MXene纳米片间的直接接触，显著降低介电损耗与电导率；其富含的官能团与PVDF基体形成强相互作用，极大增强了界面相容性与填料分散性，从而优化电场分布，提升击穿强度。在最优条件下，该复合材料展现出介电常数35.68、击穿强度12.94 kV/mm、介电损耗低至0.34的卓越综合性能，为设计下一代高性能柔性电介质材料提供了新颖而高效的界面工程策略，在先进储能、高压绝缘与柔性电子器件等领域具有广阔的应用前景。

以高水平科研，育高质量人才

杨国庆同学的突出成果，是化学与化工学院“科研育人”理念深入实践的生动写照。学院始终将创新能力培养贯穿于本科教育全过程，积极推行“早进课题组、早接触前沿”的育人机制，鼓励并支持本科生深入国家级科研项目与高水平平台，在真实的科研探索中锻炼科学思维、提升学术素养。

本次本科生以第一作者在国际期刊发表论文，不仅是个人的荣誉，更是学院创新型人才培养体系成效的一次集中检验。它证明了通过科教深度融合，完全能够激发本科生的巨大科研潜能，培育出具备扎实功底和创新精神的高质量人才。

未来，化学与化工学院将继续深化科教融合，完善创新人才培养生态，为更多学子的科研梦想提供沃土，力争产出更多具有影响力的创新成果，为学校“双一流”建设和国家科技发展持续贡献智慧与力量。

论文信息：

标题：PDA-Decorated MXene Nanosheets Lead to Elevated Dielectric Performances in PVDF Nanocomposites

第一作者：杨国庆（本科生）

通讯作者：周文英教授

完成单位：西安科技大学化学与化工学院（唯一完成单位）

项目资助：国家自然科学基金（项目号：52277028）

论文链接：https://doi.org/10.3390/nanoenergyadv6020013

图 1. (a‑b)未改性MXene与MXene@PDA的透射电镜图；(c‑d)制备态MXene及其聚多巴胺包覆样品的扫描电镜图；(e) 红外光谱对比；(f) Ti₃AlC₂、MXene与MXene@PDA的X射线衍射图谱；(g)MXene@PDA的能谱元素面分布图；(h‑i)纯MXene/PVDF纳米复合材料的断面扫描电镜图；(j‑k)MXene@PDA/PVDF复合材料的对应断面电镜图

图 2. (a‑e)不同纳米填料及含量下复合材料的介电常数随频率变化曲线；(f) 10³Hz时介电常数随填料填充量的变化曲线；(g‑k) 10³Hz时介电常数与(f_c−f)的双对数拟合图（f_c为渗流阈值，f为填料体积分数）；(l) 拟合参数f_c与s随PDA壳层厚度的变化；(m)纯MXene与MXene@PDA填充PVDF复合材料的介电极化机理示意图

图 3. (a‑b)不同填料类型与含量下纳米复合材料的介电损耗、电导率随频率变化；(c)不同复合体系的介电损耗随频率变化；(d)所制备纳米复合材料的性能对比；(e)纳米复合材料在宽频范围内的电导率谱；(f)所有研究体系的电导率直接对比；(g)MXene@PDA/PVDF纳米复合材料内建电场示意图

图 4. (a‑c)MXene与MXene@PDA填充PVDF纳米复合材料中电树枝随时间的演化过程；(d‑f)对应的电场分布云图