儲能電容器特別是靜電薄膜電容器因為其超高的功率密度,快速充放電效率以及較高的工作電壓,在軍用和民用領(lǐng)域有著非常廣闊的應(yīng)用前景。高性能電介質(zhì)聚合物材料是靜電薄膜電容器的關(guān)鍵,要求其具有高介電綜合性能、高穩(wěn)定性和優(yōu)異的成膜特性。但現(xiàn)有的聚合物材料儲能密度較低,無法滿足混合電動汽車、武器裝備、航空航天等領(lǐng)域?qū)π⌒突�、輕型化和高性能化薄膜電容器的需求,這在一定程度上限制了靜電薄膜電容器的發(fā)展與應(yīng)用。以聚偏二氟乙烯（poly（vinylidene fluoride）,縮寫為PVDF）基聚合物為代表的聚合物材料具備較高的柔韌性,高擊穿場強(qiáng)以及高介電常數(shù)等優(yōu)點,可作為首選介電材料滿足儲能領(lǐng)域的巨大需求。近年來,為了進(jìn)一步提高聚合物的儲能特性,科研工作者做了大量工作,研究發(fā)現(xiàn),將具有高擊穿場強(qiáng)的聚合物與高介電常數(shù)的陶瓷填料復(fù)合,制備性能優(yōu)異的柔性納米復(fù)合材料,是一種提升電介質(zhì)材料儲能特性的有效手段�；诖�,本論文選用鈦酸鋇（barium titanate,縮寫為BaTiO₃）摻雜的聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(poly（vinylidene fluoride-hexafluoropro... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

介電材料四種極化形式

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文6的擊穿強(qiáng)度。β為形狀因子，用于分析數(shù)據(jù)的分散狀況，其數(shù)值越高，代表材料的擊穿場強(qiáng)數(shù)據(jù)分布越窄，可靠性越好。根據(jù)IEEE930-2004標(biāo)準(zhǔn)，電介質(zhì)材料的擊穿概率可由下式計算：=0.44+0.25×100%(1-9)式中，i代表將E按從小到大順序排列后的第i個結(jié)果，n為測量的樣品總量。數(shù)據(jù)處理過程中，計算log(-ln(1-Pi))與logEi值，并以logEi為自變量，對log(-ln(1-Pi))作圖，將數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合得出形狀因子β即直線斜率。如圖1-2所示，取log(-ln(1-Pi))=0直線與擬合直線的交點，得到對應(yīng)橫坐標(biāo)特征值，由此可計算材料特征擊穿場強(qiáng)Eb。圖1-2威布爾分布線性擬合儲能密度儲能密度Ue是評價電介質(zhì)材料儲能性能優(yōu)劣最重要的參數(shù)，根據(jù)經(jīng)典電磁學(xué)理論，介電材料的儲能密度定義為材料單位體積內(nèi)存儲的電能，單位為J/cm3。以填充電介質(zhì)的平板電容為例，儲能密度與電介質(zhì)在電場中的極化密切相關(guān)，在電場作用下，電介質(zhì)材料逐漸發(fā)生極化。其極化程度可由電位移-電場強(qiáng)度曲線（P-E曲線）表示，如圖1-3所示。電位移隨電場強(qiáng)度的增大而增加，Dmax為最大電場強(qiáng)度下的電位移大校圖中陰影部分面積為電介質(zhì)材料的放電能量密度，即儲能密度Ue，可由下式表示：=∫0(1-10)顯而易見，儲能密度表示為電位移對電場強(qiáng)度的閉積分，由公式(1-7)，可得到

第一章緒論7非線性電介質(zhì)材料的儲能密度計算公式：=∫00(1-11)由上式可以看出，介電材料的儲能密度主要與和E有關(guān)。對于線性電介質(zhì)材料而言，公式可以簡化為：=1202(1-12)式中，儲能密度與材料的相對介電常數(shù)成正比，與擊穿場強(qiáng)的二次方成正比，顯而易見，對于提升線性電介質(zhì)材料，增加擊穿場強(qiáng)大小可快速提升儲能密度。圖1-3電介質(zhì)材料電位移-電場強(qiáng)度變化曲線除了儲能密度Ue，考量介電材料儲能性能的參數(shù)還有儲能效率η，它由材料的放電能量密度和充電能量密度決定，圖1-3中空白部分面積為材料在充放電過程中通過熱等形式損失掉的能量Ul，充電能量密度可表示為兩部分面積之和，則儲能效率η可表示為：=+×100%(1-13)提升介電材料的儲能特性，主要從材料的介電常數(shù)和擊穿場強(qiáng)入手，要么增強(qiáng)介電材料在電場中的極化程度使得介電常數(shù)提升，要么增強(qiáng)材料耐擊穿特性，使其在高電場強(qiáng)度下仍能夠正常工作。通常介電材料在工程應(yīng)用中，實際工作電壓須低于其擊穿電壓，使介電材料不會因為過高的電場強(qiáng)度而被擊穿，并保障電容器能夠安全可靠地工作。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]添加Ni和Ag納米顆粒對BaTiO3/PVDF復(fù)合材料擊穿場強(qiáng)的影響[J]. 鄭暉,劉曉林,竇曉亮,陳建峰.  復(fù)合材料學(xué)報. 2014(01)
[2]高介電常數(shù)的聚合物基納米復(fù)合電介質(zhì)材料[J]. 黨智敏,王海燕,彭勃,雷清泉.  中國電機(jī)工程學(xué)報. 2006(15)
[3]聚偏氟乙烯-鈦酸鋇復(fù)合材料的介電性能[J]. 董麗杰,熊傳溪,陳娟,劉起虹,王雁冰,任中奎.  復(fù)合材料學(xué)報. 2003(03)
[4]PVDF/改性BaTiO3復(fù)合材料介電性能研究[J]. 熊傳溪,董麗杰,陳娟,劉起虹,王雁冰.  高分子材料科學(xué)與工程. 2003(01)

博士論文
[1]基于PVDF的全有機(jī)介電材料制備、結(jié)構(gòu)與性能[D]. 李蕊.武漢理工大學(xué) 2010



本文編號：3585026