PC/SiO2@GONSs-PVDF/PC三层电介质复合材料论文发表于J Mater Sci

发布时间:2021-05-19  文章来源:陈超

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要同时继承纳米填料的高介电常数并保持聚合物基体的高击穿强度,开发高介电性能聚合物纳米复合材料仍然面临许多挑战。在此研究中,通过简单有效的溶液浇铸和浸涂方法制备了三层纳米复合膜,其中利用绝缘SiO2改性氧化石墨烯纳米片(GONSs)制得SiO2@GONSs和聚偏氟乙烯(PVDF)复合得到中间层,聚碳酸酯(PC)层是外层。表面改性可以减小局部电场集中并阻止导电路径形成。此外,夹层结构或三层结构抑制了空间电荷或杂质离子的弛豫和迁移,并抑制了电荷注入。最终,所制得的三层纳米复合膜在1 kHz时表现出5.2的介电常数和0.013的低介电损耗(tanδ),击穿强度为219 MV m-1,明显高于单层薄膜和含未改性GONSs的薄膜。在200 MV m-1时,相应的放电能量密度为1.20 J cm-3,并有优异的高达86.2%的效率。更有趣的是,绝缘的SiO2改性层和PC外层还可以有效地限制杂质离子在120 ℃下的弛豫或迁移,从而为制备的三层纳米复合膜赋予优异的高温介电性能。表面改性和夹层结构的结合为制备介电损耗低、击穿强度高、效率高和具有耐高温性能的GONS基介电纳米复合材料开辟了道路。

 

Chao Chen, Run-Pan Nie, Shao-Cong Shi, Li-Chuan Jia, Yue Li, Xie Li, Yu-Chuan Huang, Dong-Lin Han*, Hua-Dong Huang* & Zhong-Ming Li. Simultaneous enhancement of breakdown strength and discharged energy efficiency of tri-layered polymer nanocomposite films by incorporating modified graphene oxide nanosheets. Journal of Materials Science, 2021, DOI: 10.1007/s10853-021-06155-y.


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