研究目的
开发一种制备具有优异介电性能和高储能密度聚合物纳米复合材料的方法,用于薄膜电容器的电能存储。
研究成果
该纳米复合材料由于β相含量增加和界面极化作用,展现出优异的介电性能与能量密度,适用于柔性薄膜电容器。未来工作可聚焦于合成工艺放大及其他聚合物基体的探索。
研究不足
该研究仅限于低体积分数的石墨烯(最高0.8 vol%),以避免团聚和击穿强度降低。该方法可能无法扩展至大规模生产,且未解决氯仿等溶剂的环境影响问题。
1:实验设计与方法选择:
本研究通过CH-π非共价相互作用,合成超支化聚乙烯接枝聚三氟乙基甲基丙烯酸酯(HBPE-g-PTFEMA)共聚物来剥离和功能化天然石墨中的石墨烯。采用溶液浇铸法制备石墨烯/P(VDF-CTFE)混合物纳米复合材料。
2:样品选择与数据来源:
以纯度≥99.5%的天然石墨为石墨烯来源。含9-20%CTFE的P(VDF-CTFE)由索尔维公司提供。
3:5%的天然石墨为石墨烯来源。含9-20%CTFE的P(VDF-CTFE)由索尔维公司提供。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:材料包括天然石墨、P(VDF-CTFE)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、氯仿及HBPE-g-PTFEMA共聚物。设备包含超声波清洗器、离心机、真空过滤装置、透射电镜(JEM-100CX II)、原子力显微镜(Dimension Icon)、热重分析仪(SDT Q600)、X射线光电子能谱仪(Axis Ultra DLD)、傅里叶变换红外光谱仪(Nicolet 6700)、X射线衍射仪(X'Pert PRO)、扫描电镜(NanoSEM 450)、LCR阻抗分析仪(Agilent 4294A)、铁电分析仪(TREK 609B-3-K-CE)及四探针测试系统(RTS-8配ZC-90表)。
4:0)、X射线光电子能谱仪(Axis Ultra DLD)、傅里叶变换红外光谱仪(Nicolet 6700)、X射线衍射仪(X'Pert PRO)、扫描电镜(NanoSEM 450)、LCR阻抗分析仪(Agilent 4294A)、铁电分析仪(TREK 609B-3-K-CE)及四探针测试系统(RTS-8配ZC-90表)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:将石墨与HBPE-g-PTFEMA在氯仿中超声处理48小时进行石墨烯剥离,随后离心过滤。纳米复合薄膜通过溶解P(VDF-CTFE)于DMF、添加石墨烯分散液、玻璃基底浇铸、80℃溶剂蒸发及120℃退火制得。表征手段包括TEM、AFM、TGA、XPS、FTIR、XRD、SEM、介电性能测试及P-E回线分析。
5:数据分析方法:
采用统计方法分析形貌数据,TGA测定共聚物含量,FTIR与XRD分析相组成,威布尔统计评估击穿强度。
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TREK 609B-3-K-CE
Radiant
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