聚偏氟乙烯基复合介质制备及电性能研究

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1、工学硕士学位论文聚偏氟乙烯基复合介质制备及电性能研究马涛哈尔滨理工大学2018年3月国内图书分类号：TM215工学硕士学位论文聚偏氟乙烯基复合介质制备及电性能研究硕士研究生：马涛导师：迟庆国教授申请学位级别：工学硕士学科、专业：材料物理与化学所在单位：理学院答辩日期：2018年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TM215DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringPreparationandElectricalPropertiesofPoly(vinylidenefluoride)-BasedCompositesCandi

2、date：MaTaoSupervisor：Prof.ChiQingguoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MaterialsPhysics&ChemistryDateofOralExamination：March,2018HarbinUniversityofScienceandUniversity：Technology哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《聚偏氟乙烯基复合介质制备及电性能研究》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所

3、知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：马涛日期：2018年3月29日哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书《聚偏氟乙烯基复合介质制备及电性能研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保

4、存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密□，在年解密后适用授权书。不保密□。(请在以上相应方框内打√)作者签名：马涛日期：2018年3月29日导师签名：迟庆国日期：2018年3月29日哈尔滨理工大学工学硕士学位论文聚偏氟乙烯基复合介质制备及电性能研究摘要高性能的储能材料在先进的电子和脉冲电力系统中是至关重要的，与无机陶瓷介电材料相比，聚合物电介质具有更高的介电强度和更强的灵活性，是一种很有前途的储能材料。然而，由于聚合物本身具有低的介电常数和铁电性能，储能能力受到了限制。因此，本文通过对无机填充相的微观结构调控及聚偏氟乙烯基复合材料的多层结构设计，提出了一种制备高储能密度材料的

5、新思路。首先，由于0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3（BZT-BCT）作为一种钙钛矿结构的陶瓷，具有优秀的铁电体电滞特性，本文利用溶胶凝胶法和静电纺丝法分别制备了0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3纳米颗粒(BZT-BCTNPs)和0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3纳米纤维(BZT-BCTNFs)，并利用溶液涂膜法制备了BZT-BCTNPs/PVDF和BZT-BCTNFs/PVDF两种复合介质，并对其进行了介电性能和储能特性研究。研究发现，一维的BZT-BCTNFs

6、在各方面均表现出优异的性能。10vol.%BZT-BCTNFs/PVDF的介电常数达到最高的17.33，5vol.%BZT-BCTNFs/PVDF击穿场强达到了310kV/mm，储能密度达到近7.8J/cm3，充放电效率保持在50%左右。在此研究基础之上，本文又对不同结构的三明治结构复合介质进行了研究。由于六方氮化硼（BN）具有良好绝缘性能、优异导热性能、低损耗等特性，本文将其作为中间层填充相，制备Fe3O4@BNNSs-PVDF（Fe3O4@BN-P）中间层复合介质；此外，本文将具有高介电常数的BZT-BCTNFs作为外层填充相，制备了BZT-BCTNFs-PVDF（B-P）外层复合介质，最

7、终热压成B-P/Fe3O4@BN-P/B-P复合三明治结构，同时设计B-P/BN-P/B-P和P/Fe3O4@BN-P/P两个复合三明治结构作为对比。研究结果表明，B-P/Fe3O4@BN-P/B-P三明治结构复合介质的性能明显增强。在100Hz下，B-P/5vol.%Fe3O4@BN-P/B-P的介电常数达到17；在350kV/mm的外加电场下，B-P/5vol.%Fe33O4@BN-P/B-P