表面修饰的BaTi_0.89Sn_0.11O₃@聚多巴胺纳米颗粒嵌入PVDF-HFP矩阵中的介电和储能特性

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 纳米技术纳米技术
• 聚合物科学 聚合物科学

背景情况:

• 陶聚合物纳米复合材料对于先进的电子产品至关重要,因为它们的介电和储能特性.
• 提高陶填充剂和聚合物矩阵之间的界面兼容性是提高柔性纳米复合材料能量密度的关键.
• 陶和聚合物相之间的低界面兼容性阻碍了柔性纳米复合材料的性能.

研究的目的:

• 提高柔性陶聚合物纳米复合材料的介电电容量和储能能力.
• 为应对电子应用灵活纳米复合材料的低界面兼容性的挑战.
• 研究表面修饰的BaTiSnO3/多多巴胺纳米颗粒对PVDF-HFP矩阵特性的影响.

主要方法:

• 通过sol-gel/水热方法合成BaTi0.89Sn0.11O3 (BTS11) 纳米粒子.
• 功能化的BTS11纳米颗粒与聚多巴胺 (PDA) 改善界面兼容性.
• 制造的PVDF-HFP/BTS11@PDA纳米复合材料具有不同的BTS11@PDA重量分数.

主要成果:

• 在1kHz时,实现了46的介电电容 (εr) 和0.017的低损耗触角 (tanδ),其中20%为BTS11@PDA.
• 与纯PVDF-HFP相比,其介电电容率增加了5倍.
• 获得了 134 mJ cm−3 的回收能量储存在 450 kV cm−1 时,效率为 73%.
• 由于PDA修饰的BTS11颗粒,观察到增强的压能活性区域,改善了整体功能性质.

结论:

• 用聚多巴胺对BaTiSnO3纳米颗粒的表面修饰显著提高了PVDF-HFP纳米复合材料的介电和储能特性.
• 开发的纳米复合材料显示出高性能灵活电子和电气应用的巨大潜力.
• 提高界面兼容性对于实现聚合物矩阵中陶填充剂的全部潜力至关重要,用于储能.