聚丙烯/氮化硼纳米片复合薄膜的制备及介电储能性能研究*
2020-08-03于海生
功能材料 2020年7期
于海生,王 瑶,邓 元
(1. 北京航空航天大学 材料科学与工程学院,北京 100191; 2. 北京青云航空仪表有限公司,北京 101300)
0 引 言
随着高新技术和国防领域的蓬勃发展,具备高储能密度、高充放电效率的新型介电材料的研究和产业化对国家经济的发展和国防力量的提升具有重要意义。这类高储能密度介电材料与常规电池和电容器相比,储能密度更高且性能更加稳定,在现代电子及电气系统有着引人瞩目的应用前景,特别是未来的高新技术和国防领域(如电动汽车、航空宇航飞行器、舰载电磁武器和弹射系统等)发展的重要支撑。
在外加电场的作用下,介电材料内部的电子、离子等偶极子能够沿电场方向取向排列,使正负电荷分离并积累在正负极上,从而具备储存电能的特性。聚丙烯(PP)材料结构规整,具有优良的力学性能和极低的介电损耗,并且来源广泛、价格低廉,被大规模的用于商业电容器和电池的制造。但较低的介电常数,使得其储能密度普遍在1~2 J/cm3,从而限制了电容元件的小型化和高储能密度发展。陶瓷材料具有较高的介电常数,并且热稳定性极好,因此,将其与PP进行复合,利用聚丙烯基体的高击穿强度和陶瓷填料高极化的协同作用,将有望得到兼具高介电常数、低介电损耗和高击穿强度的储能材料。
六方氮化硼(h-BN)结构稳定,物理化学性质独特,不仅具有良好的机械性能和热稳定性能,同时还具有优异的介电性能和热传导性[1]。因此制备单层或少层的氮化硼纳米片(BNNSs)成为近年来研究者们的主要关注方向。……
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