含氟液晶高分子修饰石墨烯和碳纳米管及其复合物介电储能研究

发布时间：2021-07-01 16:01

　　导电纳米填料/聚合物介电复合材料由于具有超高的介电常数和优良的加工性能和力学性能,在电力、电子等领域存在广泛的应用前景。然而导电填料与基底聚合物之间表面能差异,导致填料团聚,在复合材料内部产生较多的孔洞及空隙,同时减少了导电填料在基底聚合物中形成“微型电容器”的数量,从而影响介电性能。另一方面,导电填料与基底聚合物之间电性能差异,导致电场分布不均匀,界面极化复杂,降低了复合材料的击穿强度和储能密度。目前,导电填料的表面修饰是解决上述介电复合材料存在问题的有效途径。甲壳型液晶高分子由于主链和侧基的强烈偶合作用以及侧基的空间效应,聚合物形成柱状相,聚合物链具有半刚性特性。此外,该液晶高分子的刚性聚合物链的长度可控,柱状相的表面性质易于修饰等特点。因此,本论文利用甲壳型液晶高分子的特性,选取端基含氟的甲壳型液晶高分子作为导电纳米填料的表面修饰剂,一方面解决石墨烯和碳纳米管在聚（偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯）（P（VDF-TrFE-CTFE））和P（VDF-CTFE）中的分散性和相容性差的问题,另一方面,通过研究液晶高分子的界面修饰层厚度对复合材料介电常数和击穿强度的影响,总结出界面修饰层厚度... 

【文章来源】：湘潭大学湖南省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１?Ｐ－Ｅ曲线计算能量储存示意图??

极子极化和（Ｄ）界面极化??电子位移极化：在外加电场的作用下，电介质材料内部原子的核外电子发??生移动，与原子核形成微观电偶极子，即为电子位移极化，如图１．１（Ａ）所示。??此过程时间极短，过程可逆［ＩＧ］。??离子位移极化：在外电场的作用下，离子晶体的正负离子发成一定量的位??移造成微观点偶极子的出现，即为离子位移极化，如图１．１（Ｂ）所示。该极化过??程可逆，发生时间也较短［１１］。??偶极子极化：在极性电介质材料中，一般内部存在杂乱无章，但对外显电??中性的偶极子，当施加外电场时，内部偶极子重新取向而产生极化的过程称为??偶极子极化，如图１．１（Ｃ）所示。此类极化发生时间较长，与频率和温度有较大??关系

?下束缚电荷的能力不同，使得在不同材料的接触界面电荷分布不均匀导致的极??化称为界面极化，如图１．１（Ｄ）所示。对于两相或多相复合介电材料来说，界面??极化是极化的主要方式之一，发生在低频区域，产生所需时间较长且伴随着能??量损耗［１４］。??电介质材料在外加电场下使用过程中伴随着部分电能转换成热能的过程即??为损耗过程，一般电介质损耗产生主要有两种原因：（一）在外电场作用下，材??料内部产生的电导电流会将一部分电能转换成热能；（二）材料制备过程中会产??生孔洞，间隙之类的缺陷，从而使得在外家电场作用下电介质材料会产生松弛??极化。对于一般电介质材料来说，不同温度和频率下损耗类型主要有以下几种??情况：电导损耗主要作用在高温低频下，松弛极化损耗主要作用在常温高频下，??结构损耗主要作用在低温高频下［１５］。??几种不同的极化的频率依赖性如图１．２所示，其中Ｐｉ，Ｐｅ，Ｐｄ，Ｐｉｎｔ，分别代表电??子位移极化，离子位移极化，偶极子极化和界面极化，这几种极化可以被分为??共振机制和驰豫机制两种［１６


本文编号：3259438