自组装的MXene@Fluorographene混合用于高介电常数和低损耗铁电聚合物复合膜

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
• 纳米技术纳米技术

背景情况:

• 具有高介电常数 (εr) 和低损耗的柔性聚合物薄膜对于先进的电气应用至关重要.
• 填充MXene的复合材料提供高er,但遭受高介电损失,限制了他们的实际使用.
• 制定有效的策略来减轻基于MXene的材料中的介电损失至关重要.

研究的目的:

• 通过自组装提出Ti3C2Tx MXene (FMX) 使用基烯 (FG) 的简单表面修改策略.
• 在铁电聚合物复合材料中研究由此产生的FMX@FG混合物的介电性质.
• 阐明FG层在增强介电常数和减少损耗方面的作用.

主要方法:

• 通过自组装使用FG对FMX的表面修改.
• 制造含有FMX@FG混合的铁电聚合物复合材料.
• 介电性质的表征 (εr,tan δ) 在1kHz.
• 实验分析和有限元模拟以了解底层机制.

主要成果:

• FMX@FG混合动力实现了高 εr (108 @ 1 kHz) 和低损失触点 (tan δ = 1.16 @ 1 kHz) 在低负载 (1.5 wt % FMX 相当).
• 这些性能明显优于未经修改的FMX (εr = 104,tan δ = 10.71) 和其他报告的材料.
• 发现FG涂层可以促进高β相结晶性,微电容网络和界面二极体,同时抑制导电通路.

结论:

• 自组装的FMX@FG混合动力为高εr和低损耗聚合物复合材料电介质提供了一个有前途的途径.
• FG层对于同时增强介电常数和减少介电损失至关重要.
• 这一战略为设计用于电气应用的先进介电材料提供了新的途径.