PVDF基高介电复合薄膜材料的研究

发布时间：2022-11-10 21:42

　　随着电子和电力能源系统的快速发展,传统的介电材料越来越不能满足需求,高介电常数、高击穿场强、高储能密度和低介电损耗的柔性介电材料是目前研究的重点方向。陶瓷材料具有高介电常数,但由于其相对较低的击穿强度、脆性大、难以加工等因素而受到限制。有机聚合物通常具有较高的击穿强度,但介电常数通常比较小。提高聚合物复合材料介电常数传统的方法是将陶瓷等无机材料添加到聚合物中,但由于复合材料界面相容性很差,无法分散均匀,出现团聚甚至孔隙,使得复合材料的耐击穿场强较低、储能密度较低、介电损耗较大和力学性能大幅下降。本文探究了不同的方法提高聚偏氟乙烯（PVDF）以及PVDF基复合材料的介电常数和储能密度,主要研究成果如下:（1）采用高电场极化的方法,通过对双轴取向聚偏氟乙烯（BOPVDF）电场极化,调节PVDF的相结构。频率在100Hz时,未极化的BOPVDF薄膜的介电常数仅有9.0,充放电能量密度分别为9.8J/cm~3和7.9J/cm~3;在73MV/m的场强极化1h后,BOPVDF的介电常数可以达到13.2,充放电能量密度分别可以达到33.3 J/cm~3和25.4J/cm~3,是商用BOPP薄膜的2... 

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 电介质材料概述
        1.2.1 介电常数
        1.2.2 击穿强度
        1.2.3 储能密度
    1.3 电介质材料种类
        1.3.1 无机材料
        1.3.2 铁电聚合物纳米复合材料
        1.3.3 含氟聚合物作为一种新型的介电材料
    1.4 PVDF晶体结构
    1.5 PVDF基介电材料研究进展
        1.5.1 提高PVDF中β相含量
        1.5.2 添加高介电无机材料
        1.5.3 添加导电材料
    1.6 本课题的研究思路和研究内容
第二章 双轴拉伸的PVDF薄膜的介电以及储能性能的研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 材料制备
        2.2.4 样品表征
    2.3 结果讨论
        2.3.1 极化双轴拉伸的PVDF薄膜的结构分析
        2.3.2 双轴拉伸的PVDF薄膜的电学性能分析
        2.3.3 极化双轴拉伸的PVDF薄膜的介电储能分析
    2.4 本章小结
第三章 脱氟化氢聚偏氟乙烯膜的制备和性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 实验步骤和方法
        3.2.4 性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 PVDF/MD-PVDF薄膜和MD-PVDF薄膜的结构分析
        3.3.2 PVDF/MD-PVDF薄膜和MD-PVDF薄膜的电学性能分析
        3.3.3 PVDF/MD-PVDF薄膜和MD-PVDF薄膜的介电储能性能分析
        3.3.4 PVDF/MD-PVDF薄膜和MD-PVDF薄膜的力学性能分析
    3.4 本章小结
第四章 PVDF/离子液体复合材料的介电和电导性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验
        4.2.1 主要实验材料和仪器
        4.2.2 样品制备
        4.2.3 样品表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 PVDF/IL薄膜的结构分析
        4.3.2 PVDF/IL薄膜的电学性能分析
        4.3.3 PVDF/IL薄膜的介电储能性能分析
        4.3.4 PVDF/IL薄膜的力学性能分析
    4.4 本章小结
第五章 总结和展望
    5.1 研究总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录
    攻读学位期间发表的学术论文及参加的科研项目
        发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]铁电高分子PVDF及其共聚物研究进展[J]. 张玲玲,国世上.  物理学进展. 2016(02)
[2]电场极化与振荡剪切对聚偏氟乙烯β相形成的影响[J]. 谢琪,蒋文柔,包睿莹,刘正英,杨伟,谢邦互,杨鸣波.  高分子材料科学与工程. 2013(04)
[3]拉伸工艺对聚偏氟乙烯薄膜结晶特性的影响[J]. 张建芹,张军英,刘爱云,李新开,王清海,陈斌,张洪民.  化工新型材料. 2012(03)
[4]聚偏氟乙烯基含氟聚合物介电和储能研究进展[J]. 李文静,李俊杰,张志成.  高分子通报. 2011(12)
[5]PVDF铁电聚合物薄膜的溶液法制备[J]. 惠迎雪,樊慧庆,刘卫国,牛小玲.  材料科学与工程学报. 2008(03)
[6]电场作用下PVDF薄膜的结构相变与剩余极化特性研究[J]. 叶芸,蒋亚东,吴志明,曾红娟.  功能材料. 2005(12)
[7]聚偏氟乙烯压电薄膜的制备及结构[J]. 傅万里,杜丕一,翁文剑,韩高荣.  材料研究学报. 2005(03)
[8]拉伸法制备β型聚偏二氟乙烯薄膜工艺研究[J]. 戚晓芳,余琨.  机械工程材料. 2004(12)
[9]淬火温度对聚氯乙烯动态力学性能的影响[J]. 王亚明,李健,朱震刚.  材料研究学报. 2000(03)
[10]淬火温度对聚偏氟乙烯形态结构的影响[J]. 陈晔，杨德才.  高分子学报. 1995(05)

博士论文
[1]PVDF基介电复合膜的研究[D]. 匡锡文.北京化工大学 2013
[2]离子液体接枝的聚偏氟乙烯及其结构与性能的研究[D]. 邢晨阳.中国科学院研究生院(上海应用物理研究所) 2016



本文编号：3705335