發(fā)布時間：2025-01-17 12:29

　　介電(電介質(zhì))電容器可以在極短的時間內(nèi)(毫秒級)將儲存的電能進行釋放,產(chǎn)生極大的能量脈沖,這是電池、超級電容器等其他電力存儲設備無法實現(xiàn)的。這一特性使其被廣泛應用在脈沖功率系統(tǒng)、電力電子變換器、新能源汽車以及電網(wǎng)調(diào)頻等一系列需要高功率密度的領域中。高性能的介電材料作為電容器的核心材料,依然存在儲能密度(儲存電荷的能力)較低的問題,如果能將其儲能密度提高2-3個數(shù)量級,則將給相關(guān)電子、能源等技術(shù)領域帶來重大突破。高功率密度、高壓電容器、電力存儲裝置的微型化、小型化及輕量化刺激了聚合物介電材料快速發(fā)展,但因聚合物介電材料(包括聚合物介電復合材料)為主體的電容器仍然存在熱穩(wěn)定性差,無法在高溫環(huán)境下穩(wěn)定工作的問題,尤其在高電場作用下,溫度升高會導致聚合物電介質(zhì)內(nèi)部泄漏電流呈指數(shù)上升,造成充放電效率及儲能密度急劇下降。耐高溫、高儲能密度的聚合物電介質(zhì)材料,特別是在高溫下(≥150℃)依然保持高儲能密度和充放電效率的聚合物電介質(zhì)材料的研究依然面臨挑戰(zhàn)。本論文通過設計合成可交聯(lián)聚芳醚砜(DPAES)以及對無機鈦酸鋇納米粒子(BT)表面修飾可反應官能團,可以實現(xiàn)不同形式的交聯(lián)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。系統(tǒng)研究了不...

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 介電電容器的工作原理與結(jié)構(gòu)
        1.1.1 介電電容器
        1.1.2 極化機理
        1.1.3 介電材料
    1.2 聚合物基介電復合材料填充納米粒子的形態(tài)變化
        1.2.1 納米粒子的尺寸效應
        1.2.2 納米粒子的形狀或者形貌
        1.2.3 納米粒子的排列方式和拓撲結(jié)構(gòu)的演變
    1.3 聚合物基介電復合材料的界面結(jié)構(gòu)設計
        1.3.1 多核結(jié)構(gòu)模型
        1.3.2 核殼結(jié)構(gòu)的構(gòu)建策略
    1.4 耐高溫聚合物基介電材料
        1.4.1 耐高溫聚合物介電材料的發(fā)展
        1.4.2 高溫高場下介電材料的擊穿行為和儲能性能研究
        1.4.3 聚合物基介電材料的理論模擬及設計
    1.5 本論文設計思想
    1.6 參考文獻
第2章 實驗部分
    2.1 實驗藥品
    2.2 測試方法
        2.2.1 結(jié)構(gòu)表征
        2.2.2 形貌分析
        2.2.3 力學性能
        2.2.4 介電性能
第3章 可交聯(lián)聚芳醚砜/鈦酸鋇納米復合材料
    3.1 含丙烯側(cè)基的聚芳醚砜的合成、結(jié)構(gòu)及性能
        3.1.1 聚合物DPAES的合成
        3.1.2 聚合物DPAES的結(jié)構(gòu)表征
        3.1.3 聚合物DPAES的基本性能
    3.2 聚芳醚砜納米復合材料的制備及其結(jié)構(gòu)表征
        3.2.1 聚合物基納米復合材料的制備
        3.2.2 聚合物納米復合材料的交聯(lián)結(jié)構(gòu)表征
        3.2.3 聚合物納米復合材料的微觀形貌
    3.3 聚芳醚砜納米復合材料的性能研究
        3.3.1 熱性能
        3.3.2 機械性能
        3.3.3 介電性能
        3.3.4 儲能性能
    3.4 本章小結(jié)
    3.5 參考文獻
第4章 界面增強的雙交聯(lián)網(wǎng)絡聚芳醚砜/鈦酸鋇納米復合材料
    4.1 苯并環(huán)丁烯官能化鈦酸鋇(BT-BCB)核殼結(jié)構(gòu)納米粒子的制備與表征
        4.1.1 核殼結(jié)構(gòu)納米粒子的制備
        4.1.2 核殼結(jié)構(gòu)納米粒子的表征
    4.2 雙交聯(lián)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)聚芳醚砜納米復合材料的制備和表征
        4.2.1 雙交聯(lián)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)聚芳醚砜納米復合材料的制備
        4.2.2 雙交聯(lián)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)聚芳醚砜納米復合材料的交聯(lián)結(jié)構(gòu)表征
        4.2.3 雙交聯(lián)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)聚芳醚砜納米復合材料的微觀形貌
    4.3 雙交聯(lián)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)聚芳醚砜納米復合材料的性能研究
        4.3.1 機械性能
        4.3.2 介電性能
        4.3.3 擊穿性能
        4.3.4 儲能性能
    4.4 本章小結(jié)
    4.5 參考文獻
第5章 不同交聯(lián)方式對聚芳醚砜/鈦酸鋇納米復合材料性能的影響
    5.1 不同交聯(lián)方式的聚芳醚砜納米復合材料的結(jié)構(gòu)
        5.1.1 不同交聯(lián)方式下聚芳醚砜納米復合材料的結(jié)構(gòu)表征
        5.1.2 不同交聯(lián)方式下聚芳醚砜納米復合材料的微觀形貌
        5.1.3 不同交聯(lián)方式聚芳醚砜納米復合材料熱性能
        5.1.4 不同交聯(lián)方式聚芳醚砜納米復合材料機械性能
    5.2 不同交聯(lián)方式的聚芳醚砜納米復合材料的介電性能
        5.2.1 介電常數(shù)和介電損耗變化
        5.2.2 介電強度變化
    5.3 儲能性能
    5.4 相場模型
        5.4.1 不同交聯(lián)方式復合材料相場模型
        5.4.2 相場模型的構(gòu)建
    5.5 本章小結(jié)
    5.6 參考文獻
第6章 納米粒子尺寸效應對交聯(lián)型聚芳醚砜/鈦酸鋇納米復合材料性能的影響
    6.1 不同粒徑大小的核殼結(jié)構(gòu)納米粒子的制備與表征
        6.1.1 不同粒徑大小的核殼結(jié)構(gòu)納米粒子的制備
        6.1.2 不同粒徑大小的核殼結(jié)構(gòu)納米粒子的表征
    6.2 含有不同尺寸納米粒子的聚芳醚砜納米復合材料的制備和表征
        6.2.1 納米復合材料的制備
        6.2.2 納米復合材料的微觀形貌
        6.2.3 納米復合材料相結(jié)構(gòu)
    6.3 含有不同尺寸納米粒子聚芳醚砜納米復合材料的性能研究
        6.3.1 熱性能
        6.3.2 機械性能
        6.3.3 介電性能
        6.3.4 擊穿強度
        6.3.5 儲能性能
        6.3.6 有限元仿真模擬電場分布
    6.4 本章小結(jié)
    6.5 參考文獻
第7章 結(jié)論
攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文及專利
作者簡歷
致謝



本文編號：4028061