高储能密度电介质复合材料结构设计和制备

发布时间：2023-11-19 21:26

　　人类社会越来越依赖于电能,电容器作为能源应用系统中必不可少的元件之一,其重要性不言而喻。而电介质又是电容器中最重要的部分,其性能决定了电容器的特性。但薄膜电容器中的聚合物薄膜介电常数低导致薄膜电容器的储能密度难以得到进一步提高,所以在本文中我们主要探讨了高储能密度聚合物基电介质复合材料,得到的进展如下所示:1.利用一种高介电复合材料的经典体系:钛酸钡/聚偏氟乙烯(BT/PVDF)讨论了热处理对该体系的性能影响,发现可以显著地改善介电性能和耐电压能力,从而提高了复合材料的储能特性,在低的电场强度下(50 MV/m),就可以达到0.69 J/cm3的储能密度,是纯PVDF的4.93倍,同时充放电效率从6.36%提高到了 56.89%。2.利用离子液体(IL)来提高聚合物基体的介电性能,发现复合材料保持了优异的柔性,比如50 BP/PVDF在101Hz下的介电常数达到3.3X104,而介电损耗仅有0.65。研究表明介电性能改善的原因是IL中阴阳离子发生离子跃迁而极大地提高体系的电极化。3.将一种橡胶纳米颗粒(MBS)分散到PVDF,发现具有良好的分散性和相容性,制备出了柔性的高击穿强度复合薄...

【文章页数】：110 页

【学位级别】：博士

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致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
    2.1 电介质发展历史及其储能机理简析
    2.2 高储能密度电介质复合材料的研究进展
        2.2.1 导电纳米颗粒/聚合物复合材料
        2.2.2 高介电纳米颗粒/聚合物复合材料
        2.2.3 有机填料/聚合物复合材料
    2.3 选题的目的和意义
        2.3.1 选题目的
        2.3.2 选题意义
        2.3.3 创新点
3 热处理对钛酸钡/聚偏氟乙烯复合材料介电及储能特性影响
    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 材料制备
        3.2.4 测试条件与方法
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 热处理对BT/PVDF复合材料薄膜介电性能的影响
        3.3.2 热处理对BT/PVDF复合材料薄膜耐电压能力的影响
        3.3.3 热处理对BT/PVDF复合材料薄膜储能特性的影响
        3.3.4 热处理对BT/PVDF复合材料薄膜微观结构的影响
    3.4 本章小结
4 离子液体/聚合物体系的介电性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验原料
        4.2.2 实验仪器
        4.2.3 材料制备
        4.2.4 测试条件与方法
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 IL对复合薄膜力学(拉伸)性能的影响
        4.3.2 IL对复合薄膜介电性能的影响
        4.3.3 BP/PVDF复合薄膜微观结构分析
        4.3.4 BP改善PVDF介电性能的机理探讨
    4.4 本章小结
5 高储能密度的橡胶纳米颗粒/聚偏氟乙烯复合材料性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验原料
        5.2.2 实验仪器
        5.2.3 材料制备
        5.2.4 测试条件与方法
    5.3 实验结果与讨论
        5.3.1 MBS对复合薄膜力学(拉伸)性能的影响
        5.3.2 MBS对复合薄膜介电性能的影响
        5.3.3 MBS对复合薄膜耐电压能力的影响
        5.3.4 MBS对复合薄膜储能特性的影响
        5.3.5 MBS对复合薄膜微观结构的影响
    5.4 本章小结
6 高储能密度的聚氨酯/聚偏氟乙烯复合材料的性能研究
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 实验原料
        6.2.2 实验仪器
        6.2.3 材料制备
        6.2.4 测试条件与方法
    6.3 实验结果与讨论
        6.3.1 TPU对复合薄膜介电性能的影响
        6.3.2 TPU对复合薄膜耐电压能力的影响
        6.3.3 TPU对复合薄膜储能特性的影响
        6.3.4 TPU对复合薄膜微观结构的影响
    6.4 本章小结
7 结论
8 展望
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集



本文编号：3865473