装饰双轴定向的PVDF纳米复合材料,具有功能化的BNNS的超低含量,用于优异的能量存储
Fujia Chen1, Baoming Xiang1, Jianfeng Li1
1School of Optoelectronic Science and Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China.
ACS applied materials & interfaces
|February 21, 2025
概括
这项研究增强了使用化纳米片 (BNNSs) 的聚乙烯化物 (PVDF) 介电薄膜. 改进的片显示了高级电容器的更高的分解强度和能量储存.
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:
- 聚乙烯化物 (PVDF) 聚合物为电容介电材料提供高介电常数和融化可加工性.
- 然而,由于分解强度较低和泄漏损失较高,它们的实际应用受到限制.
- 开发高能储能介电材料至关重要.
研究的目的:
- 用于制造面向双轴的纳米复合材料PVDF薄膜与表面功能化的化纳米片 (BNNSs).
- 研究BNNSs对介电性质的影响,特别是分解强度和能量密度.
- 了解聚合物纳米复合材料中介电分解抑制的机制.
主要方法:
- 融混合和双轴定向技术被用于创建PVDF/BNNS纳米复合材料薄膜.
- 表面功能化的BNNS在超低含量 (0.1 wt%) 中被纳入.
- 使用实验性表征和相场模拟来分析薄膜特性和分解行为.
主要成果:
- 功能化的BNNS在PVDF矩阵中实现了理想的水平分布.
- 水平分布的BNNS有效地抑制了介电分解的传播,并减少了泄漏损失.
- 含有0.1%重量的BNNSs的纳米复合材料薄膜在分解场强度上呈现了16.8%的增加 (755.94 MV/m).
- 实现了15.66 J/cm3的最大放电能量密度,比原始PVDF提高了57%.
结论:
- 表面功能化的BNNS显著提高了PVDF薄膜的介电性质.
- BNNS 的水平分布是提高断裂强度和减少损失的关键.
- 这项工作为可扩展制造高性能介电电容器提供了一个可行的策略.
