發(fā)布時(shí)間：2018-04-17 21:14

  本文選題：聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物 + 聚碳酸酯�。� 參考：《燕山大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：隨著電子和電源系統(tǒng)的發(fā)展,電介質(zhì)儲(chǔ)能材料受到越來(lái)越多的關(guān)注。期望其具有高儲(chǔ)能密度,高充放電效率,高擊穿強(qiáng)度和高工作溫度等性能。與傳統(tǒng)的陶瓷材料相比,聚合物電介質(zhì)材料成本低,具有高擊穿強(qiáng)度,低介電損耗,良好的失效性等。開(kāi)發(fā)介電聚合物的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是在高電場(chǎng)作用下實(shí)現(xiàn)高儲(chǔ)能密度并維持低介電損耗。傳統(tǒng)的介電聚合物(BOPP)具有較低的介電常數(shù)(約2~3)和儲(chǔ)能密度(3 J/cm~3)。因此,本文采用具有較高介電常數(shù)的聚合物P(VDF-HFP)作為基體,與不同的聚合物進(jìn)行共混,通過(guò)不同的加工方法和微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控,制備具有高儲(chǔ)能密度且低能量損耗的聚合物復(fù)合薄膜。具體研究?jī)?nèi)容如下:通過(guò)溶液共混的方法制備了P(VDF-HFP)/PC復(fù)合薄膜。結(jié)果表明,PC形成球形相均勻地分散在P(VDF-HFP)中。隨著PC含量的增加,P(VDF-HFP)發(fā)生相轉(zhuǎn)變并形成少量的g-2b晶體,其結(jié)晶度和結(jié)晶溫度降低。復(fù)合薄膜的介電常數(shù)、介電損耗和居里溫度都有所降低,而使得其介電性能具有良好的溫度穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性。同時(shí),復(fù)合薄膜的擊穿強(qiáng)度增加。另外,對(duì)復(fù)合薄膜的電滯回線測(cè)試發(fā)現(xiàn)剩余極化明顯降低,滯后環(huán)面積減小,電滯回線趨向于線性電介質(zhì)。在7%PC時(shí),復(fù)合薄膜在325 MV/m下放電能量密度達(dá)到5.88 J/cm3,放電效率為60.68%。采用溶液共混的方法制備了相容性良好的P(VDF-HFP)/PMMA復(fù)合薄膜。結(jié)果表明復(fù)合材料發(fā)生相轉(zhuǎn)變,并形成了高含量的新型g-2b晶體。隨著PMMA含量的增加,復(fù)合薄膜的結(jié)晶度下降,但熔融溫度增加。復(fù)合薄膜的介電常數(shù)和損耗也都有所降低,但介電性能的溫度穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性提高。同時(shí),復(fù)合薄膜的擊穿強(qiáng)度顯著提高,在10%PMMA時(shí),擊穿強(qiáng)度高達(dá)542.62 MV/m。對(duì)復(fù)合薄膜的儲(chǔ)能性能研究發(fā)現(xiàn)剩余極化和矯頑電場(chǎng)顯著降低,電滯回線趨向于線性電介質(zhì)。當(dāng)PMMA含量為10%及以上時(shí),復(fù)合薄膜的放電效率在300 MV/m下仍然高達(dá)80%,遠(yuǎn)高于P(VDF-HFP)在267 MV/m下的45%。利用雙向同步拉伸機(jī)制備相容性良好的P(VDF-HFP)/PMMA復(fù)合薄膜。結(jié)果表明,在雙向拉伸和PMMA的作用下復(fù)合薄膜形成了一定量的g-2b晶體,晶粒細(xì)化且結(jié)晶度降低。雙向拉伸復(fù)合薄膜的介電常數(shù)和損耗都降低,其具有良好的溫度穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性。同時(shí),擊穿強(qiáng)度顯著增加,在10%PMMA時(shí),擊穿強(qiáng)度高達(dá)561.04MV/m。另外,雙向拉伸復(fù)合薄膜的剩余極化和矯頑電場(chǎng)都明顯降低,電滯回線趨向于線性電介質(zhì)。當(dāng)PMMA含量為10%時(shí),雙向拉伸復(fù)合薄膜在575 MV/m下放電能量密度達(dá)到17.7 J/cm~3,其放電效率依然保持在65%以上。介電松弛譜研究結(jié)果表明:溶液法的P(VDF-HFP)/PC復(fù)合薄膜復(fù)介電常數(shù)虛部在高溫時(shí)隨頻率增加呈線性減小,其直流電導(dǎo)率隨溫度的增加向高頻延伸。隨著PC的加入,復(fù)合薄膜的介電松弛時(shí)間變寬,松弛強(qiáng)度和激活能都增加,這表明復(fù)合薄膜松弛行為的多重性。溶液法的P(VDF-HFP)/PMMA復(fù)合薄膜發(fā)現(xiàn)三種松弛過(guò)程:aa、ac和電導(dǎo)率松弛。隨著PMMA的加入,aa和ac的松弛時(shí)間都變寬,直流電導(dǎo)率明顯下降;aa的激活能降低,而ac的激活能增加,這意味著PMMA在低溫起稀釋作用,在高溫時(shí)可以限制晶體附近的鏈段運(yùn)動(dòng)。雙向同步拉伸的P(VDF-HFP)/PMMA復(fù)合薄膜同樣出現(xiàn)了aa、ac和電導(dǎo)率松弛三種松弛行為。在雙向拉伸和PMMA的共同影響下,aa和ac的松弛時(shí)間寬化且介電松弛強(qiáng)度和激活能都明顯降低,直流電導(dǎo)率也顯著下降,這表明雙向拉伸和PMMA對(duì)限制薄膜的損耗松弛行為有協(xié)同效應(yīng)。
[Abstract]:With the development of electronic and power systems , dielectric energy storage materials are attracting more and more attention . It is expected that it has high energy storage density , high charge / discharge efficiency , high breakdown strength and high working temperature , etc . Compared with traditional ceramic materials , the polymer dielectric material has low cost , high breakdown strength , low dielectric loss and good failure . A major challenge to develop dielectric polymer is to realize high energy storage density and maintain low dielectric loss under the action of high electric field . The results show that the dielectric constant , dielectric loss and Curie temperature of the composite film are reduced . The dielectric constant , dielectric loss and Curie temperature of the composite film are reduced . The dielectric constant , dielectric loss and Curie temperature of the composite film are reduced . The relaxation time of aa and ac decreases with the addition of PMMA . The relaxation time of aa and ac decreases and the activation energy of ac decreases . The relaxation time of aa and ac decreases obviously under the influence of biaxial stretching and PMMA .

【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.2

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6 司e，

本文編號(hào)：1765304