Ba(Fe0.5Ta0.5O3PVDF复合材料的制备及储能性能研究

《Ba(Fe0.5Ta0.5O3PVDF复合材料的制备及储能性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、、？？４：．Ｋ论文分类号：２学校代码：１０７０８＿＿学号：１５０２０１８ｍ＾＾＾＆ＡＡＡｌＳＨＡＡＮＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文Ｔ＇ｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅＢａ（ＦｅＧ．ｓＴａＧ．ｓ）０３／ＰＶＤＦ复合材料的制备及储麵研究丨：王添指漏姓名：王卓副教授議議＿学科名称：材料物购化学議｜■论文提交日期：２〇１８年４月ｆｉｆ彳馨１—－■ＩＩＶｉＩ—■■國■■＾＾―■■■■—申请工学硕士学位论文论文题目：Ba(Fe0.5Ta0

2、.5)O3/PVDF复合材料的制备及储能性能研究学科门类：工学一级学科：材料科学与工程培养单位：材料科学与工程学院硕士生：王添导师：王卓副教授2018年5月PreparationandResearchofEnergyStoragePropertiesofBa(Fe0.5Ta0.5)O3/PVDFCompositesAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByTianWan

3、gSupervisor:Prof.ZhuoWangMay2018Ba(Fe0.5Ta0.5)O3/PVDF复合材料的制备及储能性能研究摘要随着电子设备的迅速发展，电容器向微型化、多功能化、高储能、便携性方向发展，研发具有优异介电性能，同时拥有良好的可加工性能和机械性能的介电材料，对研究者而言是一个巨大的挑战。陶瓷/聚合物复合材料由于其同时具备陶瓷材料高介电常数和聚合物材料高击穿场强、可加工性能、机械性能，成为近些年的研究热点之一。本论文选取巨介电常数纳米Ba(Fe0.5Ta0.5)O3(BFT)作为陶瓷填料，聚偏二氟乙烯(PVDF)作为聚合物基体，通过不同的工艺，旨在研发一种低电场下具有高储能

4、密度的新型聚合物基复合材料。本论文的主要研究内容如下：采用物理混合-热处理法制备BFT/PVDF复合块体材料。通过向聚合物中添加BFT粉体可显著提高复合材料的介电常数，当BFT添加量为2vol%3时，复合材料的储能密度在50MV/m的低电场下达到2.18J/cm，与其他聚合物基复合块体材料相比有明显的优势，这不仅归功于BFT陶瓷的巨介电效应，还归功于纳米粉体引入使界面极化增加。采用多巴胺(DA)改性BFT粉体，流延法制备BFT@DA/PVDF柔性复合厚膜。改性后，BFT粉体表面形成5nm左右的包覆层，相比于BFT/PVDF复合材料BFT@DA/PVDF复合材料的孔洞缺陷较少，其介电常数、介电损

5、耗、交流电导率都有所减小。为了更深入研究陶瓷颗粒改性对复合材料界面介电常数影响，首次引入降低的介电常数(Δ')对其进行定量分析，发现陶瓷添加量越大，单位面积的陶瓷与聚合物之间界面对介电常数(k)的贡献越大，反应出陶瓷与聚合物接触越不紧密。当BFT添加量为1vol%时，复合材料3的储能密度在150MV/m的低电场下达到1.81J/cm，储能效率达到60.06%，相比于改性前，储能密度和储能效率分别提高了15%和120%，该性能比之前报道材料在同一低电场下的储能密度都高。此外，该材料储能密度的循环稳定性和弯曲稳定性都很优异，有望被应用于柔性便携式储能电容器。采用流延法制备“三明治”结构的BFT@

6、DA/PVDF-PVDF-BFT@DA/PVDF复合厚膜。复合材料的厚度为15μm左右，每层的厚度为5μm左右。相比单层BFT@DA/PVDF复合材料，该结构不仅可以提高复合材料的介电常数，还可降低介电损耗和电导率，这是由于层与层之间的界面增加了复合材料的界面极化，同时纯PVDF层可减少导电通路的形成。当IBFT添加量为1vol%时，复合材料的储能密度在150MV/m的低电场下达33到1.93J/cm，更是在250MV/m的击穿电场下储能密度高达4.87J/cm。该组分优异的储能性能有望在便携式储能应用领域有广阔的市场前景。关键词：BFT/PVDF，巨介电效应，界面极化，低电场，储能密度IIP

7、reparationandResearchofEnergyStoragePropertiesofBa(Fe0.5Ta0.5)O3/PVDFCompositesABSTRACTWiththerapiddevelopmentofelectronicdevicestoanaimtowardminiaturization,multifunction,highenergystorageandportabil