為獲得高擊穿場強(qiáng)、高介電、低損耗、高儲能密度以及良好柔性的陶瓷-聚合物復(fù)合薄膜材料,本文首次利用高介電Nd-BaTiO₃作為填充材料,制備出PVDF-Nd-BaTiO₃復(fù)合薄膜材料。在此基礎(chǔ)上對納米顆粒進(jìn)行了改性處理,研究了改性納米顆粒加入對復(fù)合薄膜材料微觀結(jié)構(gòu)、相結(jié)構(gòu)、介電和儲能性能的影響規(guī)律。Nd-BaTiO₃的加入對復(fù)合薄膜材料的相結(jié)構(gòu)未造成影響。復(fù)合薄膜材料的介電常數(shù)隨著Nd-BaTiO₃填充量的增加逐漸增大。由于Nd-BaTiO₃與PVDF基體之間界面相容性較差,使復(fù)合薄膜擊穿強(qiáng)度大大降低。其中,PVDF-1 vol%Nd-BaTiO₃的擊穿場強(qiáng)為360 MV/m,可釋放出能密度達(dá)到最大值7.9 J/cm3,儲能效率僅為38%。多巴胺改性增強(qiáng)了納米顆粒與PVDF之間的界面相容性和納米顆粒在PVDF中的分散性,提高了復(fù)合薄膜的擊穿場強(qiáng)。相同條件下,PVDF-dopamine@Nd-BaTiO₃的介電常數(shù)及損耗要高于PVDF-d... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

溶膠-水熱制備Y、Nd摻雜鈦酸鋇納米粉體XRD圖譜：(a)BT；(b)YBT；(c)NBTXRD結(jié)果顯示所有的樣品均表現(xiàn)出鈣鈦礦四方結(jié)構(gòu)，與標(biāo)準(zhǔn)卡JPCDS:05-0626對應(yīng)一致，

2.2 溶膠-水熱制備 Y、Nd 摻雜鈦酸鋇納米粉體 FE-SEM 圖：(a) BT；(b) YBT；(c) .3 Y、Nd 摻雜鈦酸鋇陶瓷的制備為了對粉體介電性能進(jìn)行分析，將粉體制備成陶瓷待用。制備陶瓷流程如下：首先的 Nd 和 Y 摻雜 BT 納米粉體分別與 3 wt% PVA 混合，在 8 MPa 單向的壓力下制備m 的陶瓷圓片。然后在 650 C 條件下進(jìn)行排膠 5 h，之后在 1300 C 煅燒 2 h(升降C/h)。最后，將得到的陶瓷拋光并燒銀制備電極。.4 Y、Nd 摻雜鈦酸鋇介電性能分析為了選擇出一種更有利于提高最終復(fù)合薄膜材料介電性能及儲能密度的納米填充稀鋇顆粒，這里對兩種稀土摻雜的鈦酸鋇粉體進(jìn)行傳統(tǒng)燒結(jié)，制備出 YBT、NBT 陶瓷分別進(jìn)行介電性能測試。結(jié)果如圖 2.3 所示：從圖 2.3 中可以看出兩種不同稀土元素 BT 納米粉體制得的陶瓷材料展現(xiàn)出巨大介電性能差異：在 1kHz 下，YBT 陶瓷材數(shù)僅為 1800，而 NBT 陶瓷的介電常數(shù)高達(dá) 3×105，兩者相差 160 倍。NBT 陶瓷表性能為提高復(fù)合薄膜材料介電性能方面提供了一個(gè)很好的思路：通過添加極高介電陶瓷粉體來提高復(fù)合薄膜材料的整體介電性能，最終獲得高儲能密度的復(fù)合薄膜材

圖 2.3 Y、Nd 摻雜鈦酸鋇陶瓷介電常數(shù)圖酸鋇與聚偏氟乙烯復(fù)合薄膜材料的制備與 PVDF 復(fù)合薄膜材料的制備工藝如下：首先將一定量的 2 h，而后將一定體積比例的 Nd 摻雜鈦酸鋇粉體(見表 2.3。之后在 30 C 下持續(xù)攪拌 24 h 以實(shí)現(xiàn)充分混合。真空除泡制膜，并在 60 C 條件下真空干燥 10 h。將得到的復(fù)合薄理并干燥。將制備的復(fù)合薄膜噴涂 Au 電極并進(jìn)行最終性 2.4：表 2.3 復(fù)合薄膜混合液成分配比PVDF (g) NBT (g) DMF (1 0 101 0.03414 101 0.08667 10

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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