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1. 研究目的与意义（文献综述）
目前随着现代的电子设备和电力系统中对于电能的需求量不断的增加，而由于薄膜电容器具有能够快速充放电的能力来储存和释放电能，并且相比较而言它的高的功率密度和长的循环使用寿命使得其备受关注。在近年来由于电力系统、电子信息、先进国防武器等高新技术的不断发展，在这些领域里面对于高功率电容器提出了更高的需求，需要电容器满足超高的储能密度、超高的工作电压、快速充放电速率以及良好的绝缘性等的性能特点[1-2]。而目前正在使用中的电容器主要包括陶瓷电容器和聚合物电容器两种，其中陶瓷电容器具有很高的介电常数，通常能达到数千以上,但是与此同时它的击穿场强过低以及通常需要高温烧结的方式来得到需要的晶相，这是限制陶瓷电容器发展的一大因素[3]。而相对来说，聚合物电容器由于其大都具有易于加工、柔性好、重量轻、与有机基材和印刷电路板相容性好以及本征击穿电压高等优点[10]，但是由于其本征介电常数过低，使得其在使用过程中必须要求增加体积来达到使用需求的储能密度的目的，而这也限制了聚合物电容器未来在小型化、微型化的发展[4-5]。而对于介电常数随场强不变的线性薄膜电容器来说，它的储能行为主要由击穿场强和介电常数两者共同决定，计算公式为ue=1/2εrε0eb2[6]，所以为了能提高薄膜电容器的储能密度，最好能同时提高电容器的介电常数和击穿场强。而目前使用最多的是将具有高介电常数的陶瓷以及具有高击穿场强的有机聚合物进行复合，得到一种同时具有高储能密度、高介电常数、高击穿场强的高性能陶瓷/聚合物复合材料电容器[11-12]。而且由于薄膜电容器在使用时电场方向总是垂直于薄膜的面外方向，所以可以在薄膜内构造一种各向同性的结构来提升薄膜面外方向上的介电性能[16-18]，同时在介电常数和击穿场强两个方面提高复合材料的介电性能，最终提高复合材料的储能密度[7]。
一般来说，由于纳米纤维(一维)具有一定的长径比，因此在电场中会表现出比传统的纳米颗粒(零维)更加优异的介电性能[8]，而纳米片(二维)由于其片状结构具有较大的比表面积能够阻挡在电流在聚合物中的扩散，因此其可以作为一种较好的绝缘材料阻止击穿的发生，从而提高材料的击穿场强[9]。zhang等通过溶液流延的方法，分别将钛酸钡(bto)纳米颗粒和钛酸钡(bto)纳米纤维与传统具有高击穿场强的聚合物聚偏氟乙烯(pvdf)进行复合，证明bto纳米纤维相比于bto纳米颗粒具有更高的介电常数[13]。li等通过将氮化硼(bn)纳米片平铺在两层pvdf中间，设计了一种三明治结构，再通过计算模拟等手段证明bn纳米片的存在可以减缓电流在有机聚合物中的穿透，从而提高整体聚合物的击穿性能，进而提高复合材料的储能密度[7]。
由于三明治结构是一种目前研究比较完善的结构，能将具有不同性能的填料分散在不同的层中发挥不同的作用[8]。而目前探究最多的有两种不同的分布，第一种是将具有高介电性能的复合膜放于外面的两层，而将具有高绝缘性能的膜放在中间层；第二种是将具有高绝缘性能的复合膜放于外面两层，而将具有高介电性能的膜放在中间层。由于本课题还拟探究复合薄膜在高温条件下的相关性能，所以选用第二种结构。将具有高比表面积的bn纳米片分散在外面两层提高复合材料的绝缘性能，再将具有高介电常数的二氧化钛(tio2
2. 研究的基本内容与方案
2.1基本内容
样品制备：通过静电纺丝制备fo@to纳米纤维，通过溶液流延法制备复合薄膜，最后通过热压法将三层复合膜压成三明治结构。
改善性能：通过调整复合薄膜的结构、陶瓷填料的成分达到同时能提高薄膜电容器介电常数以及击穿场强的目的，最终提高复合薄膜储能密度。
3. 研究计划与安排
1-3周：查阅文献，设计实验方案。
4-6周：完成开题报告，制备单层复合薄膜。
7-14周：制备三明治结构复合薄膜，研究其稳定性。
4. 参考文献（12篇以上）
[1] howells c a. piezoelectric energyharvesting. energy conversion and management, 2009, 50(7): 1847～1850
[2] lebrun l, guyomar d, guiffard b, etal. the characterisation of the harvesting capabilities of an electrostrictivepolymer composite. sensors and actuators a: physical, 2009, 153(2): 251～257
[3] rabuffi m, picci g. status quo andfuture prospects for metallized polypropylene energy storage capacitors. ieeetransactions on plasma science, 2002, 30(5): 1939～1942
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