MWCNT/PVDF复合膜的制备及介电性能研究
发布时间：2021-10-10 23:21
电路中元器件的集成化和小型化要求介电材料具有高介电常数、低介电损耗、高击穿场强和良好的力学性能。多壁碳纳米管（multi-wall carban nanotubes,MWCNTs）填充聚偏氟乙烯（polyvinylidene fluoride,PVDF）复合材料由于具有高介电常数和良好的力学性能,成为最具发展前景的介电材料之一,然而其高介电损耗大大降低了储能效率。为降低MWCNT/PVDF复合膜的介电损耗,同时提高储能密度,本文首次引入聚多巴胺（polydopamine,PDA）对MWCNTs进行了绝缘包覆,通过包覆层厚度的改变实现了对MWCNT@PDA/PVDF介电常数、介电损耗和击穿场强的调控,提高了复合膜储能密度。其次,论文还确定了MWCNT/PVDF复合膜介电性能与逾渗行为之间的关系,为复合膜中MWCNTs填充比的设计提供了依据。论文首先研究了MWCNTs酸化工艺和成膜工艺对MWCNT/PVDF复合膜结构和介电性能的影响。研究表明,MWCNT酸化工艺改善了其在PVDF基体中的分散性及其与PVDF的相容性,酸化MWCNT/PVDF复合膜宏观表面平整,微观表面无裂纹,介电性能均匀且...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
0vol%的BaTiO3/PVDF复合材料介电性能随频率变化图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文也略有增加，但大体控制在 1.0 以下。Cheng 等[21]将 CaCu3Ti4O12（CCTO）掺入三氟氯乙烯（P(VDF-CTFE)）中制成了复合材料，此材料的介电特性如图 1-2 所示。CCTO 的体积分数在 20%以下时，其介电常数随 CCTO 体积分数增长较慢，当 CCTO 体积分数达到 20%后，介电常数的增长速度与 CCTO 体积分数增长速度相当，且在 CCTO 体积分数增加到 50时，其介电常数增长到了 160。而此时介电损耗的增加很小（低于 0.2），而且环境温度对介电常数几乎没有影响。a)b)
图 1-4 FRGO/PVDF 和 fRGO-BT/PVDF 复合材料介电性能与频率的关系[42]a)介电常数；b)介电损耗多相复合材料为研究高介电常数、低介电损耗的介电材料提供了新思路，由于其含有多重界面，界面极化和界面耦合作用对介电性能影响显著，但其影响机理尚不明确，有待进一步研究。石墨烯多相复合材料由于其高介电常数一直被研究者关注，但其介电损耗较高且严重依赖制备工艺成为巨大挑战。1.2.2 聚合物基复合材料介电性能影响因素除了填料和基体本身的特性外，复合材料的介电性能还取决于界面的相互作用，界面极化目前被认为是提高复合材料介电性能的主要原因，而填料与基体的相容性以及制备工艺都可能对界面极化产生影响，进而影响介电特性。因此研究复合材料介电性能的影响因素对开发高性能介电复合材料有着重要的指导意义。1.2.2.1 聚合物基体聚合物基体对复合材料介电性能影响较大，根据 Furukawa 数学模型[43]，复合材料与基体两者之间介电常数的关系如式（1-1）所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]电介质储能材料研究进展[J]. 顾逸韬,刘宏波,马海华,童苑馨. 绝缘材料. 2015(11)
[2]聚合物基复合介电材料的研究进展[J]. 马育红,张先宏,杨万泰. 北京化工大学学报(自然科学版). 2015(03)
[3]高介电性能石墨烯/聚合物纳米复合材料研究进展[J]. 游峰,王东瑞. 高分子学报. 2014(07)
[4]添加Ni和Ag纳米颗粒对BaTiO3/PVDF复合材料击穿场强的影响[J]. 郑晖,刘晓林,窦晓亮,陈建峰. 复合材料学报. 2014(01)
[5]碳纳米管填充聚偏氟乙烯复合材料介电性能的研究[J]. 杨丹丹,徐海萍,吴益华,王静荣,施雯. 上海第二工业大学学报. 2012(04)
[6]石墨烯的制备及石墨烯/PVDF复合材料介电性能的研究[J]. 宋洪松,刘大博. 化学工程师. 2011(08)
[7]逾渗理论的研究及应用进展[J]. 刘生丽,冯辉霞,张建强,王毅. 应用化工. 2010(07)
[8]高储能密度全有机复合薄膜介质材料的研究[J]. 苑金凯,党智敏. 绝缘材料. 2008(05)
[9]多壁碳纳米管填充聚偏氟乙烯复合薄膜的介电性能[J]. 李淑琴,王经文,王晔,王芳,肖军. 南京航空航天大学学报. 2008(01)
[10]碳纳米管/聚偏氟乙烯复合材料的制备及其介电性能[J]. 王岚,党智敏. 四川大学学报(自然科学版). 2005(S1)
博士论文
[1]TDPA改性BaTiO3/PVDF介电复合材料的储能及电子辐照损伤行为[D]. 叶会见.哈尔滨工业大学 2015
[2]PVDF基介电复合膜的研究[D]. 匡锡文.北京化工大学 2013
[3]PVDF相转化成膜机理及制膜规律研究[D]. 陆茵.浙江大学 2003
硕士论文
[1]PVDF/陶瓷粉体/碳系填料复合材料的制备及介电性能研究[D]. 林国明.上海师范大学 2014
[2]Ag-石墨烯/PVDF复合材料的制备及其介电性能研究[D]. 李琳.哈尔滨师范大学 2013
[3]多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯高介电纳米复合材料的制备及其性能研究[D]. 王岚.北京化工大学 2005
本文编号：3429343
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
0vol%的BaTiO3/PVDF复合材料介电性能随频率变化图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文也略有增加，但大体控制在 1.0 以下。Cheng 等[21]将 CaCu3Ti4O12（CCTO）掺入三氟氯乙烯（P(VDF-CTFE)）中制成了复合材料，此材料的介电特性如图 1-2 所示。CCTO 的体积分数在 20%以下时，其介电常数随 CCTO 体积分数增长较慢，当 CCTO 体积分数达到 20%后，介电常数的增长速度与 CCTO 体积分数增长速度相当，且在 CCTO 体积分数增加到 50时，其介电常数增长到了 160。而此时介电损耗的增加很小（低于 0.2），而且环境温度对介电常数几乎没有影响。a)b)
图 1-4 FRGO/PVDF 和 fRGO-BT/PVDF 复合材料介电性能与频率的关系[42]a)介电常数；b)介电损耗多相复合材料为研究高介电常数、低介电损耗的介电材料提供了新思路，由于其含有多重界面，界面极化和界面耦合作用对介电性能影响显著，但其影响机理尚不明确，有待进一步研究。石墨烯多相复合材料由于其高介电常数一直被研究者关注，但其介电损耗较高且严重依赖制备工艺成为巨大挑战。1.2.2 聚合物基复合材料介电性能影响因素除了填料和基体本身的特性外，复合材料的介电性能还取决于界面的相互作用，界面极化目前被认为是提高复合材料介电性能的主要原因，而填料与基体的相容性以及制备工艺都可能对界面极化产生影响，进而影响介电特性。因此研究复合材料介电性能的影响因素对开发高性能介电复合材料有着重要的指导意义。1.2.2.1 聚合物基体聚合物基体对复合材料介电性能影响较大，根据 Furukawa 数学模型[43]，复合材料与基体两者之间介电常数的关系如式（1-1）所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]电介质储能材料研究进展[J]. 顾逸韬,刘宏波,马海华,童苑馨. 绝缘材料. 2015(11)
[2]聚合物基复合介电材料的研究进展[J]. 马育红,张先宏,杨万泰. 北京化工大学学报(自然科学版). 2015(03)
[3]高介电性能石墨烯/聚合物纳米复合材料研究进展[J]. 游峰,王东瑞. 高分子学报. 2014(07)
[4]添加Ni和Ag纳米颗粒对BaTiO3/PVDF复合材料击穿场强的影响[J]. 郑晖,刘晓林,窦晓亮,陈建峰. 复合材料学报. 2014(01)
[5]碳纳米管填充聚偏氟乙烯复合材料介电性能的研究[J]. 杨丹丹,徐海萍,吴益华,王静荣,施雯. 上海第二工业大学学报. 2012(04)
[6]石墨烯的制备及石墨烯/PVDF复合材料介电性能的研究[J]. 宋洪松,刘大博. 化学工程师. 2011(08)
[7]逾渗理论的研究及应用进展[J]. 刘生丽,冯辉霞,张建强,王毅. 应用化工. 2010(07)
[8]高储能密度全有机复合薄膜介质材料的研究[J]. 苑金凯,党智敏. 绝缘材料. 2008(05)
[9]多壁碳纳米管填充聚偏氟乙烯复合薄膜的介电性能[J]. 李淑琴,王经文,王晔,王芳,肖军. 南京航空航天大学学报. 2008(01)
[10]碳纳米管/聚偏氟乙烯复合材料的制备及其介电性能[J]. 王岚,党智敏. 四川大学学报(自然科学版). 2005(S1)
博士论文
[1]TDPA改性BaTiO3/PVDF介电复合材料的储能及电子辐照损伤行为[D]. 叶会见.哈尔滨工业大学 2015
[2]PVDF基介电复合膜的研究[D]. 匡锡文.北京化工大学 2013
[3]PVDF相转化成膜机理及制膜规律研究[D]. 陆茵.浙江大学 2003
硕士论文
[1]PVDF/陶瓷粉体/碳系填料复合材料的制备及介电性能研究[D]. 林国明.上海师范大学 2014
[2]Ag-石墨烯/PVDF复合材料的制备及其介电性能研究[D]. 李琳.哈尔滨师范大学 2013
[3]多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯高介电纳米复合材料的制备及其性能研究[D]. 王岚.北京化工大学 2005
本文编号：3429343
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