高储能密度全有机复合薄膜介质材料的研究

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1、万方数据高储能密度全有机复合薄膜介质材料的研究苑金凯L2，党智敏h2(1．北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室，北京100029；2．北京市新型高分子材料制备及工艺重点实验室，北京100029)摘要：电容器储能以其轻便、高效、环保等特点正在逐步引起人们的重视。为制备高储能密度的电容器介质材料，研究以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体，以纳米尺度的导电聚苯胺(PANI)为填料，采用溶液法及后续的球磨工艺制备了高储能密度的全有机复合薄膜介质材料。研究了添加物含量、频率等因素对复合介质材料介电性能的影响。发现当PANI体积分数达到0．05时(略高于渗流阈值厂c=0．041)，复合薄膜的介电常

2、数在100Hz条件下高达456，击穿场强为60MV／m，储能密度达到了7．2J／era3,与PVDF基体相比提高了3倍多。另外还发现即使在渗流阈值附近，复合薄膜介电性能仍具有一定的频率稳定性。介电常数在低频范围(102～104Hz)内基本保持不变。利用SEM对复合薄膜的表面形貌进行了分析，发现有机填料PANI粒子在PVDF基体内有很好的分散性。另外利用XRD分析了复合薄膜的晶体结构，发现该制备工艺条件下所得复合材料基体主要以口一PVDF形式存在，这有助于发挥PVDF基体的功能性。渗流阈值理论可用来解释介电常数随添加物含量和频率的变化规律。研究结果表明，该制备工艺可得到适用于较宽频率范围

3、的高储能密度复合薄膜。关键词：高介电；储能密度；全有机；复合薄膜；导电聚苯胺中图分类号：TM215；TM533文献标志码：A文章编号：1009—9239(2008)一05—0001—05All—organicHybridCompositeFilmwithHighEnergyDensityYUANJin．kail只DANGZhi．minl·2(1．StateKeyLaboratoryofChemicalResourcesEngineering。BeqingUniversityofChemicalTechnology，BeOing100029，China；2．KeyLaboratoryof

4、BeOingCityonPreparationandProcessingofNovelPolymerMaterials．BeOing100029，China)Abstract：Energystoragecapacitorhasbeenfocusedbyincreasingattentionsduetoitsadvantageslikehandiness，highefficiency．andenvironmentfriendliness．Toobtaindielectriccapacitorcomposites，polyvinylidenefluoride(PVDF)andconduct

5、ivepolyaniline(PANI)wereselectedasthepolymerma-trixandthefillerrespectively．TheinfluencesofPANIcontents(，PANI)andfrequencyonthedielec-tricpropertieswerestudied．Theresultsshowthatwhenthe，PANIisupto0．05(higherthanthepercolationthreshold，c=0．041)，thedielectricconstantofthehybridfilmisashighas456(at

6、100Hz)，thebreakdownstrengthis60MV／m。andtheenergydensityis7．2J／cm3。whichisthreetimeshigherthanthatofpurePVDF．Moreover。thedielectricconstantisfrequencyindependentevenforthecompositeswiththefP眦approachingtothefc．TheresultsofSEMandXRDrevealthatPANIcandisperseuniformlyinthePVDFmatrix，andthatPVDFexist

7、sastypical卢-PVDF，respectively．Thepercolativetheorywasemployedtoexplaintheresults．Thisroutewasdemonstratedtobeef-fectivetopreparehighenergydensitycapacitormaterialsusedinwidefrequencyrange．Keywords：highdielectricconstant：ener