【編號(hào)】2021-80

【題名】核殼結(jié)構(gòu)納米纖維摻雜PMMA/PVDF基復(fù)合介質(zhì)的儲(chǔ)能特性研究

【作者】遲慶國(guó)，殷超，張?zhí)鞐澋?/span>

【機(jī)構(gòu)】工程電介質(zhì)及其應(yīng)用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(哈爾濱理工大學(xué))

【刊名】中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)（2021年12期）

【文摘】為探索核殼結(jié)構(gòu)納米纖維對(duì)聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)/聚偏氟乙烯(polyvinyl-lidene fluoride,PVDF)基復(fù)合介質(zhì)儲(chǔ)能特性的影響規(guī)律。該研究采用靜電紡絲技術(shù)制備了高長(zhǎng)徑比的摻錳鈦酸鍶納米纖維(Mn-ST NFs)，并對(duì)纖維表面進(jìn)行二氧化硅(SiO2)包裹處理。通過溶液鑄造法制備了Mn-ST-PMMA/PVDF和Mn-ST@SiO₂-PMMA/PVDF兩種復(fù)合介質(zhì)。利用X射線衍射儀和掃描電子顯微鏡對(duì)復(fù)合介質(zhì)進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)和形貌表征，利用寬頻介電譜儀和鐵電測(cè)試系統(tǒng)獲得復(fù)合介質(zhì)的介電性能與儲(chǔ)能特性，采用COMSOL Multiphysics軟件對(duì)復(fù)合介質(zhì)的基本電學(xué)參數(shù)進(jìn)行仿真模擬分析。綜合實(shí)驗(yàn)測(cè)試與仿真分析結(jié)果可知，Mn-ST@SiO₂-PMMA/PVDF復(fù)合薄膜具有更優(yōu)異的介電和儲(chǔ)能特性，其中Mn-ST@SiO₂-PMMA/PVDF復(fù)合薄膜在填充相體積含量為0.5％時(shí)其放電能量密度為11.29J/cm³，充放電效率為84.07％。優(yōu)異的電學(xué)性能主要源自無機(jī)Mn-ST與聚合物之間的界面極化效應(yīng)，以及非晶SiO₂殼層能夠有效提高無機(jī)填料和聚合物基體間的界面相容性，并限制界面間空間電荷的遷移。該研究為提高聚合物納米復(fù)合介質(zhì)的儲(chǔ)能特性開辟了一種新的途徑。