掺杂超支化聚乙烯-g-聚三氟乙基甲基丙烯酸酯共聚物功能化石墨烯的聚(偏氟乙烯-三氟氯乙烯)纳米复合材料具有增强的介电性能和能量密度

摘要： 聚合物薄膜电容器作为紧凑高效电力系统潜在应用的有力候选者备受关注?？⒕哂杏乓旖榈缧阅芎透吣芰棵芏鹊木酆衔锬擅赘春喜牧现票阜椒?，是实现薄膜电容器储能的根本解决方案。本研究基于超支化聚乙烯接枝聚三氟甲基丙烯酸酯（HBPE-g-PTFEMA）稳定剂与石墨烯之间的CH-π非共价堆叠作用，在氯仿中实现了从天然石墨剥离并功能化石墨烯的共聚物合成。透射电子显微镜（TEM）和原子力显微镜（AFM）形貌分析证实，所得石墨烯横向尺寸为0.2-0.6微米，厚度约4层。石墨烯X射线光电子能谱（XPS）中氟元素特征峰表明氟化共聚物已附着于纳米片表面。通过简单溶液浇铸法将少层石墨烯引入聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯（P(VDF-CTFE)）基体，石墨烯的加入诱导α相向β相转变，使纳米复合薄膜中电活性相相对含量增加。当纳米复合材料体积分数为0.8%时，100Hz下介电常数达24.8且介电损耗低至0.06；体积分数0.1%的纳米复合材料在250MV/m电场下实现4.6J/cm3放电能量密度与62%充放电效率，这归因于高含量电活性相与界面极化的协同效应。该基于氟聚合物剥离石墨烯的纳米复合材料策略揭示了界面极化机制，在柔性薄膜电容器应用方面展现出良好前景。