研究目的
通过设计填料的纳米结构、其在基体中的分布以及与聚合物的界面,实现聚合物基纳米复合材料的高介电性能。
研究成果
该研究成功证明,在PVDF基体中对绝缘SiO2@PDA双层包覆的导电Bi2S3纳米棒进行定向排列,能显著提升介电性能同时抑制损耗。各向异性电学特性及微电容器模型评估介电行为的有效性得到验证。该方法为设计柔性电子器件用高性能介电材料提供了可行方案。
研究不足
该研究聚焦于具有特定填料结构和排列方式的聚合物基纳米复合材料的介电性能及损耗抑制。潜在的优化方向包括在不引起团聚的前提下,通过进一步提高填料负载量来降低介电损耗并增强介电常数。
1:实验设计与方法选择:
研究设计了一维半导体Bi2S3纳米棒,其表面均匀包覆SiO2和聚多巴胺(PDA)双壳层,随后通过单轴拉伸将其平行排列导入聚偏氟乙烯(PVDF)中,形成Bi2S3@SiO2@PDA/PVDF纳米复合材料。
2:样本选择与数据来源:
合成了Bi2S3纳米棒并包覆SiO2和PDA层,制备了不同填料含量的纳米复合材料。
3:实验设备与材料清单:
材料包括PVDF粉末、BiCl3、Na2S·9H2O、TEOS、乙醇、氨水、Tris-Base、Tris-HCl、盐酸多巴胺、HCl和DMF;设备包括场发射扫描电镜(FESEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)、小角X射线散射系统(SAXS)、阻抗分析仪和铁电测试系统。
4:Na2S·9H2O、TEOS、乙醇、氨水、Tris-Base、Tris-HCl、盐酸多巴胺、HCl和DMF;设备包括场发射扫描电镜(FESEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)、小角X射线散射系统(SAXS)、阻抗分析仪和铁电测试系统。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:制备过程包括用SiO2和PDA包覆Bi2S3纳米棒,将其分散于PVDF中,浇铸成膜,热拉伸和热压形成纳米复合材料。
5:数据分析方法:
介电性能采用阻抗分析仪测量,J-V曲线在铁电测试系统上测量,三维有限元分析用于模拟局部电场和电流密度分布。
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