聚偏氟乙烯/钕掺杂钛酸钡复合薄膜的制备及性能研究
发布时间：2021-08-26 17:25
为获得高击穿场强、高介电、低损耗、高储能密度以及良好柔性的陶瓷-聚合物复合薄膜材料,本文首次利用高介电Nd-BaTiO3作为填充材料,制备出PVDF-Nd-BaTiO3复合薄膜材料。在此基础上对纳米颗粒进行了改性处理,研究了改性纳米颗粒加入对复合薄膜材料微观结构、相结构、介电和储能性能的影响规律。Nd-BaTiO3的加入对复合薄膜材料的相结构未造成影响。复合薄膜材料的介电常数随着Nd-BaTiO3填充量的增加逐渐增大。由于Nd-BaTiO3与PVDF基体之间界面相容性较差,使复合薄膜击穿强度大大降低。其中,PVDF-1 vol%Nd-BaTiO3的击穿场强为360 MV/m,可释放出能密度达到最大值7.9 J/cm3,储能效率仅为38%。多巴胺改性增强了纳米颗粒与PVDF之间的界面相容性和纳米颗粒在PVDF中的分散性,提高了复合薄膜的击穿场强。相同条件下,PVDF-dopamine@Nd-BaTiO3的介电常数及损耗要高于PVDF-d...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
溶胶-水热制备Y、Nd掺杂钛酸钡纳米粉体XRD图谱：(a)BT；(b)YBT；(c)NBTXRD结果显示所有的样品均表现出钙钛矿四方结构，与标准卡JPCDS:05-0626对应一致，
2.2 溶胶-水热制备 Y、Nd 掺杂钛酸钡纳米粉体 FE-SEM 图：(a) BT；(b) YBT；(c) .3 Y、Nd 掺杂钛酸钡陶瓷的制备为了对粉体介电性能进行分析，将粉体制备成陶瓷待用。制备陶瓷流程如下：首先的 Nd 和 Y 掺杂 BT 纳米粉体分别与 3 wt% PVA 混合，在 8 MPa 单向的压力下制备m 的陶瓷圆片。然后在 650 C 条件下进行排胶 5 h，之后在 1300 C 煅烧 2 h(升降C/h)。最后，将得到的陶瓷抛光并烧银制备电极。.4 Y、Nd 掺杂钛酸钡介电性能分析为了选择出一种更有利于提高最终复合薄膜材料介电性能及储能密度的纳米填充稀钡颗粒，这里对两种稀土掺杂的钛酸钡粉体进行传统烧结，制备出 YBT、NBT 陶瓷分别进行介电性能测试。结果如图 2.3 所示：从图 2.3 中可以看出两种不同稀土元素 BT 纳米粉体制得的陶瓷材料展现出巨大介电性能差异：在 1kHz 下，YBT 陶瓷材数仅为 1800，而 NBT 陶瓷的介电常数高达 3×105，两者相差 160 倍。NBT 陶瓷表性能为提高复合薄膜材料介电性能方面提供了一个很好的思路：通过添加极高介电陶瓷粉体来提高复合薄膜材料的整体介电性能，最终获得高储能密度的复合薄膜材
图 2.3 Y、Nd 掺杂钛酸钡陶瓷介电常数图酸钡与聚偏氟乙烯复合薄膜材料的制备与 PVDF 复合薄膜材料的制备工艺如下：首先将一定量的 2 h，而后将一定体积比例的 Nd 掺杂钛酸钡粉体(见表 2.3。之后在 30 C 下持续搅拌 24 h 以实现充分混合。真空除泡制膜，并在 60 C 条件下真空干燥 10 h。将得到的复合薄理并干燥。将制备的复合薄膜喷涂 Au 电极并进行最终性 2.4：表 2.3 复合薄膜混合液成分配比PVDF (g) NBT (g) DMF (1 0 101 0.03414 101 0.08667 10
【参考文献】：
期刊论文
[1]特种电容器在新能源产业中应用的初步探讨[J]. 袁静,吴平,徐莉,周峰. 电力电容器与无功补偿. 2012(01)
[2]高性能BaTiO3/PVDF介电复合材料及其薄膜电容器应用[J]. 党宇,王瑶,邓元,张烨,张传玲,李茂. 复合材料学报. 2012(02)
[3]金属化薄膜电容器的最新发展动态[J]. 陈才明. 电力电容器与无功补偿. 2011(04)
[4]多巴胺的自聚-附着行为与膜表面功能化[J]. 徐又一,蒋金泓,朱利平,朱宝库. 膜科学与技术. 2011(03)
[5]高分子含氟聚合物材料[J]. 王文贵,杨勇,陈秉倪. 上海涂料. 2007(05)
[6]水热法制备钕掺杂BaTiO3粉体及其介电性能研究[J]. 何英,徐虹,王平,黄倩,杨庚蔚. 佛山陶瓷. 2007(03)
[7]高介电复合材料及其介电性能的研究[J]. 李杰,韦平,汪根林,江平开. 绝缘材料. 2003(05)
博士论文
[1]高介电无机/有机复合材料的研究[D]. 党智敏.清华大学 2003
硕士论文
[1]稀土掺杂钛酸钡的溶胶—水热合成及其介电性能[D]. 孙巧梅.南京航空航天大学 2016
[2]BaTiO3/PVDF复合材料薄膜的成膜工艺及性能研究[D]. 冯晓军.北京化工大学 2014
[3]多巴胺对炭黑/CNTs的表面功能化修饰的研究[D]. 朱丽君.北京化工大学 2012
[4]纳米BT/PVDF复合材料的研究[D]. 窦晓亮.北京化工大学 2010
[5]PVDF/PMMA和PVDF/PMMA/TiO2共混体系结构与性能研究[D]. 李卫.上海交通大学 2009
本文编号：3364658
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
溶胶-水热制备Y、Nd掺杂钛酸钡纳米粉体XRD图谱：(a)BT；(b)YBT；(c)NBTXRD结果显示所有的样品均表现出钙钛矿四方结构，与标准卡JPCDS:05-0626对应一致，
2.2 溶胶-水热制备 Y、Nd 掺杂钛酸钡纳米粉体 FE-SEM 图：(a) BT；(b) YBT；(c) .3 Y、Nd 掺杂钛酸钡陶瓷的制备为了对粉体介电性能进行分析，将粉体制备成陶瓷待用。制备陶瓷流程如下：首先的 Nd 和 Y 掺杂 BT 纳米粉体分别与 3 wt% PVA 混合，在 8 MPa 单向的压力下制备m 的陶瓷圆片。然后在 650 C 条件下进行排胶 5 h，之后在 1300 C 煅烧 2 h(升降C/h)。最后，将得到的陶瓷抛光并烧银制备电极。.4 Y、Nd 掺杂钛酸钡介电性能分析为了选择出一种更有利于提高最终复合薄膜材料介电性能及储能密度的纳米填充稀钡颗粒，这里对两种稀土掺杂的钛酸钡粉体进行传统烧结，制备出 YBT、NBT 陶瓷分别进行介电性能测试。结果如图 2.3 所示：从图 2.3 中可以看出两种不同稀土元素 BT 纳米粉体制得的陶瓷材料展现出巨大介电性能差异：在 1kHz 下，YBT 陶瓷材数仅为 1800，而 NBT 陶瓷的介电常数高达 3×105，两者相差 160 倍。NBT 陶瓷表性能为提高复合薄膜材料介电性能方面提供了一个很好的思路：通过添加极高介电陶瓷粉体来提高复合薄膜材料的整体介电性能，最终获得高储能密度的复合薄膜材
图 2.3 Y、Nd 掺杂钛酸钡陶瓷介电常数图酸钡与聚偏氟乙烯复合薄膜材料的制备与 PVDF 复合薄膜材料的制备工艺如下：首先将一定量的 2 h，而后将一定体积比例的 Nd 掺杂钛酸钡粉体(见表 2.3。之后在 30 C 下持续搅拌 24 h 以实现充分混合。真空除泡制膜，并在 60 C 条件下真空干燥 10 h。将得到的复合薄理并干燥。将制备的复合薄膜喷涂 Au 电极并进行最终性 2.4：表 2.3 复合薄膜混合液成分配比PVDF (g) NBT (g) DMF (1 0 101 0.03414 101 0.08667 10
【参考文献】：
期刊论文
[1]特种电容器在新能源产业中应用的初步探讨[J]. 袁静,吴平,徐莉,周峰. 电力电容器与无功补偿. 2012(01)
[2]高性能BaTiO3/PVDF介电复合材料及其薄膜电容器应用[J]. 党宇,王瑶,邓元,张烨,张传玲,李茂. 复合材料学报. 2012(02)
[3]金属化薄膜电容器的最新发展动态[J]. 陈才明. 电力电容器与无功补偿. 2011(04)
[4]多巴胺的自聚-附着行为与膜表面功能化[J]. 徐又一,蒋金泓,朱利平,朱宝库. 膜科学与技术. 2011(03)
[5]高分子含氟聚合物材料[J]. 王文贵,杨勇,陈秉倪. 上海涂料. 2007(05)
[6]水热法制备钕掺杂BaTiO3粉体及其介电性能研究[J]. 何英,徐虹,王平,黄倩,杨庚蔚. 佛山陶瓷. 2007(03)
[7]高介电复合材料及其介电性能的研究[J]. 李杰,韦平,汪根林,江平开. 绝缘材料. 2003(05)
博士论文
[1]高介电无机/有机复合材料的研究[D]. 党智敏.清华大学 2003
硕士论文
[1]稀土掺杂钛酸钡的溶胶—水热合成及其介电性能[D]. 孙巧梅.南京航空航天大学 2016
[2]BaTiO3/PVDF复合材料薄膜的成膜工艺及性能研究[D]. 冯晓军.北京化工大学 2014
[3]多巴胺对炭黑/CNTs的表面功能化修饰的研究[D]. 朱丽君.北京化工大学 2012
[4]纳米BT/PVDF复合材料的研究[D]. 窦晓亮.北京化工大学 2010
[5]PVDF/PMMA和PVDF/PMMA/TiO2共混体系结构与性能研究[D]. 李卫.上海交通大学 2009
本文编号：3364658
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