【摘 要】
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人类社会越来越依赖于电能,电容器作为能源应用系统中必不可少的元件之一,其重要性不言而喻。而电介质又是电容器中最重要的部分,其性能决定了电容器的特性。但薄膜电容器中
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人类社会越来越依赖于电能,电容器作为能源应用系统中必不可少的元件之一,其重要性不言而喻。而电介质又是电容器中最重要的部分,其性能决定了电容器的特性。但薄膜电容器中的聚合物薄膜介电常数低导致薄膜电容器的储能密度难以得到进一步提高,所以在本文中我们主要探讨了高储能密度聚合物基电介质复合材料,得到的进展如下所示:1.利用一种高介电复合材料的经典体系:钛酸钡/聚偏氟乙烯(BT/PVDF)讨论了热处理对该体系的性能影响,发现可以显著地改善介电性能和耐电压能力,从而提高了复合材料的储能特性,在低的电场强度下(50 MV/m),就可以达到0.69 J/cm3的储能密度,是纯PVDF的4.93倍,同时充放电效率从6.36%提高到了 56.89%。2.利用离子液体(IL)来提高聚合物基体的介电性能,发现复合材料保持了优异的柔性,比如50 BP/PVDF在101Hz下的介电常数达到3.3X104,而介电损耗仅有0.65。研究表明介电性能改善的原因是IL中阴阳离子发生离子跃迁而极大地提高体系的电极化。3.将一种橡胶纳米颗粒(MBS)分散到PVDF,发现具有良好的分散性和相容性,制备出了柔性的高击穿强度复合薄膜,最高可达535 MV/m,使得储能密度提高到了 9.85 J/cm3,充放电效率达到62.4%。4.将不同硬度的聚氨酯(TPU)橡胶加入到PVDF探讨橡胶的柔软度对材料性能的影响。硬度越小(越柔软)的TPU对复合薄膜的耐电压能力效果提升越明显,其最高击穿场强也达到了 538 MV/m,从而将最大储能密度提高到了 10.4 J/cm3。
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