【摘 要】
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电介质电容器具有充放电速度快、功率密度高和循环寿命长等特点,在电子器件中得到了广泛的应用,在先进电子技术、混合动力汽车以及脉冲功率系统中发挥着重要的作用。具有高放电能量密度的电介质电容器是满足电子设备小型化并确保良好性能的迫切要求。电介质电容器的放电能量密度取决于具有优异介电性能（高介电常数和低介电损耗）与击穿强度的电介质材料。单一相的高介电陶瓷或聚合物电介质材料储能性能不高,通常通过在聚合物基底
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电介质电容器具有充放电速度快、功率密度高和循环寿命长等特点,在电子器件中得到了广泛的应用,在先进电子技术、混合动力汽车以及脉冲功率系统中发挥着重要的作用。具有高放电能量密度的电介质电容器是满足电子设备小型化并确保良好性能的迫切要求。电介质电容器的放电能量密度取决于具有优异介电性能（高介电常数和低介电损耗）与击穿强度的电介质材料。单一相的高介电陶瓷或聚合物电介质材料储能性能不高,通常通过在聚合物基底中填充高介电陶瓷材料来提升其介电常数,但是高介电陶瓷填料如何能够在聚合物基体材料中分散均匀以及提高介电常数的同时不会过度降低击穿性能等问题限制了其应用。为此,本论文以聚（偏氟乙烯-六氟丙烯）（P（VDF-HFP））为研究对象,首先研究了淬火对其物相、微观结构和介电性能的影响规律,得到储能性能最好的淬火工艺;其次研究了填充经泊洛沙姆（F127）改性的钛酸钡（BT）纳米颗粒对复合电介质薄膜微观结构、界面结合和介电性能的影响机理;最后研究了BT@Mg O核壳纳米颗粒对复合电介质薄膜的介电性能、击穿强度和储能性能的影响。主要研究结论如下:（1）采用溶液浇铸法制备了P（VDF-HFP）电介质薄膜,研究了淬火温度对其物相及相含量的影响。研究发现,P（VDF-HFP）电介质薄膜物相及相含量会影响其介电性能和储能性能,未淬火电介质薄膜包含了α和β相,在经过淬火处理后,电介质薄膜β相消失,出现了新的弱极性γ相,而且淬火处理后P（VDF-HFP）电介质薄膜的γ相含量和击穿强度有较大差异,在200℃淬火时γ相含量和击穿强度分别为39.52%和4166k V/cm,显著大于其它温度淬火的电介质薄膜。淬火处理后的P（VDF-HFP）电介质薄膜具有更高的放电能量密度和充放电效率,在200℃淬火处理的P（VDF-HFP）电介质薄膜储能性能最好,在3972 k V/cm电场下放电能量密度和充放电效率分别为4.1 J/cm~3和52.9%,分别比未淬火P（VDF-HFP）薄膜在3612 k V/cm电场下提高了65.70%和58.26%。（2）采用F127对BT纳米颗粒进行表面改性。由于增强的界面极化和缺陷的减少,经过F127改性BT填充的复合电介质薄膜显示出更高的介电常数和更低的介电损耗,1 vol%BT@F127/P（VDF-HFP）复合电介质薄膜在1 k Hz的介电常数和介电损耗分别为10.3和0.036,分别比1 vol%BT/P（VDF-HFP）复合电介质薄膜增加7.3%和减少2.7%。F127可以增强BT纳米颗粒与P（VDF-HFP）基体的相容性,使BT在复合电介质薄膜中均匀分散,从而击穿强度得到提高。改性后BT纳米颗粒填充的复合电介质薄膜具有更好的储能性能:1vol%BT@F127纳米颗粒填充的P（VDF-HFP）复合电介质薄膜在3740 k V/cm时放电能量密度达到5.0 J/cm~3,充放电效率高达58.1%。（3）通过化学沉淀法将高绝缘的氧化镁（Mg O）包覆在BT表面,制备出具有核壳结构的BT@Mg O纳米颗粒,并利用溶液浇铸法制备了BT@Mg O/(P（VDF-HFP）复合电介质薄膜。与BT/P（VDF-HFP）复合电介质薄膜相比,BT@Mg O/P（VDF-HFP）复合电介质薄膜的击穿强度和放电能量密度得到显著提高。1 vol%BT@Mg O纳米颗粒填充的P（VDF-HFP）复合电介质薄膜在4235 k V/cm电场强度下放电能量密度达到5.6J/cm~3,充放电效率为51.3%。核壳结构BT@Mg O填料为提高聚合物基电介质的储能性能提供了一种有效的途径。
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