改善了三明治结构铁电聚合物的分解强度和受限泄漏电流,使用超薄Al2O3纳米薄膜
Yi Zeng1, Hao Pan2, Zhonghui Shen3
1Faculty of Printing Packaging Engineering and Digital Media Technology, Xi'an University of Technology, Xi'an 710048, China.
Nanomaterials (Basel, Switzerland)
|November 10, 2023
概括
研究人员使用P(VDF-HFP) 和氧化 (Al2O3) 纳米片开发了柔性薄膜. 这种复合材料可显著提高储能密度和分解强度,用于灵活的储能应用.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物科学 聚合物科学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 灵活的储能应用需要高能量密度和灵活薄膜中的分解电场强度.
- 聚乙烯化物-六烯烯 (P(VDF-HFP)) 是一种常见的聚合物矩阵,但其性能需要提高,以满足要求的应用.
研究的目的:
- 设计和制造具有增强能量储存密度和分解强度的柔性复合膜.
- 研究超薄氧化 (Al2O3) 纳米片和三明治结构对P(VDF-HFP) 性能的影响.
主要方法:
- 使用P(VDF-HFP) 和超薄Al2O3纳米片的电制造复合膜.
- 热压材料成一个三明治结构.
- 电气性质的表征,包括分解强度和能量密度.
- 绝缘测试和相场模拟以了解增强的机制.
主要成果:
- 复合膜的分解强度增加了24.8%,能量密度增加了30.6%,与纯P ((VDF-HFP) 矩阵相比.
- 在740kV/mm的超高分解强度下,达到23.5J/cm3的能量储存密度.
- 超薄的Al2O3纳米板隔热缓冲层被发现可以减少泄漏电流并优化电场分布.
结论:
- 结合超薄的Al2O3纳米片和三明治结构,有效地提高了用于储能的P(VDF-HFP) 的介电性质.
- 该方法提供了一种可行的方法,可以显著提高铁电聚合物的分解强度,使其与非铁电同行具有竞争力.
- 开发的柔性复合材料薄膜对先进的柔性储能应用具有前景.
