聚芳醚砜基交联型纳米复合材料的制备及介电性能研究
发布时间：2025-01-17 12:29
介电(电介质)电容器可以在极短的时间内(毫秒级)将储存的电能进行释放,产生极大的能量脉冲,这是电池、超级电容器等其他电力存储设备无法实现的。这一特性使其被广泛应用在脉冲功率系统、电力电子变换器、新能源汽车以及电网调频等一系列需要高功率密度的领域中。高性能的介电材料作为电容器的核心材料,依然存在储能密度(储存电荷的能力)较低的问题,如果能将其储能密度提高2-3个数量级,则将给相关电子、能源等技术领域带来重大突破。高功率密度、高压电容器、电力存储装置的微型化、小型化及轻量化刺激了聚合物介电材料快速发展,但因聚合物介电材料(包括聚合物介电复合材料)为主体的电容器仍然存在热稳定性差,无法在高温环境下稳定工作的问题,尤其在高电场作用下,温度升高会导致聚合物电介质内部泄漏电流呈指数上升,造成充放电效率及储能密度急剧下降。耐高温、高储能密度的聚合物电介质材料,特别是在高温下(≥150℃)依然保持高储能密度和充放电效率的聚合物电介质材料的研究依然面临挑战。本论文通过设计合成可交联聚芳醚砜(DPAES)以及对无机钛酸钡纳米粒子(BT)表面修饰可反应官能团,可以实现不同形式的交联网络结构的构建。系统研究了不...
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 介电电容器的工作原理与结构
1.1.1 介电电容器
1.1.2 极化机理
1.1.3 介电材料
1.2 聚合物基介电复合材料填充纳米粒子的形态变化
1.2.1 纳米粒子的尺寸效应
1.2.2 纳米粒子的形状或者形貌
1.2.3 纳米粒子的排列方式和拓扑结构的演变
1.3 聚合物基介电复合材料的界面结构设计
1.3.1 多核结构模型
1.3.2 核壳结构的构建策略
1.4 耐高温聚合物基介电材料
1.4.1 耐高温聚合物介电材料的发展
1.4.2 高温高场下介电材料的击穿行为和储能性能研究
1.4.3 聚合物基介电材料的理论模拟及设计
1.5 本论文设计思想
1.6 参考文献
第2章 实验部分
2.1 实验药品
2.2 测试方法
2.2.1 结构表征
2.2.2 形貌分析
2.2.3 力学性能
2.2.4 介电性能
第3章 可交联聚芳醚砜/钛酸钡纳米复合材料
3.1 含丙烯侧基的聚芳醚砜的合成、结构及性能
3.1.1 聚合物DPAES的合成
3.1.2 聚合物DPAES的结构表征
3.1.3 聚合物DPAES的基本性能
3.2 聚芳醚砜纳米复合材料的制备及其结构表征
3.2.1 聚合物基纳米复合材料的制备
3.2.2 聚合物纳米复合材料的交联结构表征
3.2.3 聚合物纳米复合材料的微观形貌
3.3 聚芳醚砜纳米复合材料的性能研究
3.3.1 热性能
3.3.2 机械性能
3.3.3 介电性能
3.3.4 储能性能
3.4 本章小结
3.5 参考文献
第4章 界面增强的双交联网络聚芳醚砜/钛酸钡纳米复合材料
4.1 苯并环丁烯官能化钛酸钡(BT-BCB)核壳结构纳米粒子的制备与表征
4.1.1 核壳结构纳米粒子的制备
4.1.2 核壳结构纳米粒子的表征
4.2 双交联网络结构聚芳醚砜纳米复合材料的制备和表征
4.2.1 双交联网络结构聚芳醚砜纳米复合材料的制备
4.2.2 双交联网络结构聚芳醚砜纳米复合材料的交联结构表征
4.2.3 双交联网络结构聚芳醚砜纳米复合材料的微观形貌
4.3 双交联网络结构聚芳醚砜纳米复合材料的性能研究
4.3.1 机械性能
4.3.2 介电性能
4.3.3 击穿性能
4.3.4 储能性能
4.4 本章小结
4.5 参考文献
第5章 不同交联方式对聚芳醚砜/钛酸钡纳米复合材料性能的影响
5.1 不同交联方式的聚芳醚砜纳米复合材料的结构
5.1.1 不同交联方式下聚芳醚砜纳米复合材料的结构表征
5.1.2 不同交联方式下聚芳醚砜纳米复合材料的微观形貌
5.1.3 不同交联方式聚芳醚砜纳米复合材料热性能
5.1.4 不同交联方式聚芳醚砜纳米复合材料机械性能
5.2 不同交联方式的聚芳醚砜纳米复合材料的介电性能
5.2.1 介电常数和介电损耗变化
5.2.2 介电强度变化
5.3 储能性能
5.4 相场模型
5.4.1 不同交联方式复合材料相场模型
5.4.2 相场模型的构建
5.5 本章小结
5.6 参考文献
第6章 纳米粒子尺寸效应对交联型聚芳醚砜/钛酸钡纳米复合材料性能的影响
6.1 不同粒径大小的核壳结构纳米粒子的制备与表征
6.1.1 不同粒径大小的核壳结构纳米粒子的制备
6.1.2 不同粒径大小的核壳结构纳米粒子的表征
6.2 含有不同尺寸纳米粒子的聚芳醚砜纳米复合材料的制备和表征
6.2.1 纳米复合材料的制备
6.2.2 纳米复合材料的微观形貌
6.2.3 纳米复合材料相结构
6.3 含有不同尺寸纳米粒子聚芳醚砜纳米复合材料的性能研究
6.3.1 热性能
6.3.2 机械性能
6.3.3 介电性能
6.3.4 击穿强度
6.3.5 储能性能
6.3.6 有限元仿真模拟电场分布
6.4 本章小结
6.5 参考文献
第7章 结论
攻读学位期间发表的学术论文及专利
作者简历
致谢
本文编号：4028061
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 介电电容器的工作原理与结构
1.1.1 介电电容器
1.1.2 极化机理
1.1.3 介电材料
1.2 聚合物基介电复合材料填充纳米粒子的形态变化
1.2.1 纳米粒子的尺寸效应
1.2.2 纳米粒子的形状或者形貌
1.2.3 纳米粒子的排列方式和拓扑结构的演变
1.3 聚合物基介电复合材料的界面结构设计
1.3.1 多核结构模型
1.3.2 核壳结构的构建策略
1.4 耐高温聚合物基介电材料
1.4.1 耐高温聚合物介电材料的发展
1.4.2 高温高场下介电材料的击穿行为和储能性能研究
1.4.3 聚合物基介电材料的理论模拟及设计
1.5 本论文设计思想
1.6 参考文献
第2章 实验部分
2.1 实验药品
2.2 测试方法
2.2.1 结构表征
2.2.2 形貌分析
2.2.3 力学性能
2.2.4 介电性能
第3章 可交联聚芳醚砜/钛酸钡纳米复合材料
3.1 含丙烯侧基的聚芳醚砜的合成、结构及性能
3.1.1 聚合物DPAES的合成
3.1.2 聚合物DPAES的结构表征
3.1.3 聚合物DPAES的基本性能
3.2 聚芳醚砜纳米复合材料的制备及其结构表征
3.2.1 聚合物基纳米复合材料的制备
3.2.2 聚合物纳米复合材料的交联结构表征
3.2.3 聚合物纳米复合材料的微观形貌
3.3 聚芳醚砜纳米复合材料的性能研究
3.3.1 热性能
3.3.2 机械性能
3.3.3 介电性能
3.3.4 储能性能
3.4 本章小结
3.5 参考文献
第4章 界面增强的双交联网络聚芳醚砜/钛酸钡纳米复合材料
4.1 苯并环丁烯官能化钛酸钡(BT-BCB)核壳结构纳米粒子的制备与表征
4.1.1 核壳结构纳米粒子的制备
4.1.2 核壳结构纳米粒子的表征
4.2 双交联网络结构聚芳醚砜纳米复合材料的制备和表征
4.2.1 双交联网络结构聚芳醚砜纳米复合材料的制备
4.2.2 双交联网络结构聚芳醚砜纳米复合材料的交联结构表征
4.2.3 双交联网络结构聚芳醚砜纳米复合材料的微观形貌
4.3 双交联网络结构聚芳醚砜纳米复合材料的性能研究
4.3.1 机械性能
4.3.2 介电性能
4.3.3 击穿性能
4.3.4 储能性能
4.4 本章小结
4.5 参考文献
第5章 不同交联方式对聚芳醚砜/钛酸钡纳米复合材料性能的影响
5.1 不同交联方式的聚芳醚砜纳米复合材料的结构
5.1.1 不同交联方式下聚芳醚砜纳米复合材料的结构表征
5.1.2 不同交联方式下聚芳醚砜纳米复合材料的微观形貌
5.1.3 不同交联方式聚芳醚砜纳米复合材料热性能
5.1.4 不同交联方式聚芳醚砜纳米复合材料机械性能
5.2 不同交联方式的聚芳醚砜纳米复合材料的介电性能
5.2.1 介电常数和介电损耗变化
5.2.2 介电强度变化
5.3 储能性能
5.4 相场模型
5.4.1 不同交联方式复合材料相场模型
5.4.2 相场模型的构建
5.5 本章小结
5.6 参考文献
第6章 纳米粒子尺寸效应对交联型聚芳醚砜/钛酸钡纳米复合材料性能的影响
6.1 不同粒径大小的核壳结构纳米粒子的制备与表征
6.1.1 不同粒径大小的核壳结构纳米粒子的制备
6.1.2 不同粒径大小的核壳结构纳米粒子的表征
6.2 含有不同尺寸纳米粒子的聚芳醚砜纳米复合材料的制备和表征
6.2.1 纳米复合材料的制备
6.2.2 纳米复合材料的微观形貌
6.2.3 纳米复合材料相结构
6.3 含有不同尺寸纳米粒子聚芳醚砜纳米复合材料的性能研究
6.3.1 热性能
6.3.2 机械性能
6.3.3 介电性能
6.3.4 击穿强度
6.3.5 储能性能
6.3.6 有限元仿真模拟电场分布
6.4 本章小结
6.5 参考文献
第7章 结论
攻读学位期间发表的学术论文及专利
作者简历
致谢
本文编号：4028061
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