三明治结构聚偏氟乙烯基复合介质的微结构设计及介电特性

发布时间：2018-02-15 05:42

  本文关键词： 储能密度 氮化硼 钛酸钡 聚偏氟乙烯 三明治结构 复合介质　出处：《高电压技术》2017年07期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：为了研究填充相和结构对聚偏氟乙烯基聚合物(PVDF)介电和储能特性的影响,采用溶液铸造和热压工艺制备了含有二维氮化硼薄片和钛酸钡颗粒的单层复合薄膜及三明治结构复合薄膜。采用X射线衍射和扫描电子显微镜分析了复合薄膜的晶体结构和形貌,利用宽频介电谱仪和铁电综合测试仪获得了薄膜的介电性能和储能特性。结果表明,制备的三明治结构复合薄膜具有优异的性能,其中BN-PVDF/BaTiO_3-PVDF/BN-PVDF三明治结构复合薄膜在10 Hz时的相对介电常数为13,放电能量密度在电场强度为350 MV/m时高达6.2 J/cm3,是单层BaTiO_3-PVDF复合薄膜的1.6倍;其击穿场强高达370 MV/m,是BaTiO_3-PVDF的1.5倍;且其放电效率为0.55。总结得出,这是因为三明治结构中上下2层引入的BN 2维薄片提高了复合介质击穿强度,缓解了电极化强度过早饱和;而中间层BaTiO_3的引入增强了复合介质的极化特性,从而获得了具有优异介电性能和储能特性的PVDF基复合薄膜。
[Abstract]:In order to study the effect of filling phase and structure on the dielectric and energy storage properties of PVDF, a polyvinylidene fluoride polymer (PVDF), Monolayer composite films and sandwich structure composite films containing two-dimensional boron nitride and barium titanate particles were prepared by solution casting and hot pressing. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) were used to analyze the properties of the films. Crystal structure and morphology, The dielectric properties and energy storage properties of the films were obtained by broadband dielectric spectrometer and ferroelectric comprehensive tester. The results show that the sandwich structure composite films have excellent properties. The relative dielectric constant of the BN-PVDF/BaTiO_3-PVDF/BN-PVDF sandwich composite film is 13 at 10 Hz, and the discharge energy density is 6.2 J / cm 3 when the electric field intensity is 350 MV/m, which is 1.6 times higher than that of the single layer BaTiO_3-PVDF composite film, and the breakdown field intensity is as high as 370 MV / m and 1.5 times that of BaTiO_3-PVDF. The discharge efficiency is 0.55. It is concluded that this is due to the increase of the breakdown strength of the composite medium and the reduction of premature saturation of the polarization strength by the introduction of the BN 2-dimensional sheet into the upper and lower layers of the sandwich structure. The introduction of BaTiO_3 in the intermediate layer enhances the polarization characteristics of the composite medium, and the PVDF based composite films with excellent dielectric properties and energy storage properties are obtained.
【作者单位】： 哈尔滨理工大学电气与电子工程学院;哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金(61640019) 电子薄膜材料与集成器件国家重点实验室开放基金(KFJJ201601) 哈尔滨理工大学青年拔尖创新人才培养基金(201102)~~
【分类号】：TB383.2

【参考文献】

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本文编号：1512562