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1. 研究目的与意义(文献综述)
介电电容器具有功率密度高(约108 w kg-1)、循环稳定性好、充放电效率高、可过度放电存储及柔韧性良好等优点,已经大规模应用在现代电子电力设备中[1]。现有的科学挑战是如何提高电容器的能量密度。介电材料应具有较高的介电常数、较高的击穿强度和很低的能量损耗[2]。虽然具有高刚度和优异热稳定性的陶瓷和金属也具有高介电常数,但是,其密度大,脆性大和加工条件难度较大阻碍了它们的应用[3]。
随着电容器技术的发展,高能量密度的介电材料有了很大的进步。尤其是高分子材料,例如聚偏二氟乙烯(pvdf),聚丙烯(pp),聚酰亚胺(pi)和聚苯硫醚(pps)[4]-[7],由于它们的内在优势,例如高击穿强度,易加工性,低廉性,低介电损耗和亮度,而引起了人们的关注[8]。陶瓷填充物填充的聚合物基复合材料被认为是满足这些要求的有前途的候选材料。迄今为止,susumu takahashi等[9]已经研究了各种复合材料体系,例如sm2si2o7 /聚苯乙烯,al2o3 / ptfe和mgo / ptfe。尽管这些复合材料的介电常数可能适用于高频设备,但仍需要进一步降低介电损耗。zhang等人[10]已经研发了许多使用有机半导体填料的高介电常数聚合物复合材料。这些聚合物复合材料系统还可使用其他类型的填料,以实现所需的电性能和机械性能。
然而目前聚合物电介质材料大多储能密度较低,无法满足现代先进功率系统和能源系统的要求。所研究的新型聚合物基电介质复合材料尽管在储能密度上仍有较大提升,但是其在击穿场强等关键性能上还存在缺陷[11]。因此开发一种具有高储能密度的同时具有高击穿场强的电介质材料成为迫切需求。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容
材料制备:1、制备f-ppta,2、以一定量f-ppta为填料,pp为基体制备f-ppta/pp复合材料。
材料表征:
3. 研究计划与安排
第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。
第4-7周:按照设计方案,合成f-ppta,通过加工手段制备f-ppta/pp复合材料。
第8-12周:对复合材料的结构、介电、储能性能等进行表征分析。
4. 参考文献(不低于12篇)
[1]goldemberg j. ethanol for a sustainable energy future[j]. science, 2007,315(5813): 808-810.
[2] yuan, xuepei;chung, t. c. mike. cross-linking effect on dielectric properties of polypropylene thin films and applications in electric energy storage [j]. applied physics letters, 2011, 98(6): 1–3.
[3]刘飞华. 基于bnns的聚合物基复合材料的结构调控与介电储能性能研究 [d]. 武汉理工大学,2018 .
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