聚1,5蒽醌/聚丙烯复合材料的制备与储能研究开题报告

全文总字数：5003字

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着煤、石油、天然气等化石燃料的日渐枯竭，人们也开始寻找可替代的新型能源，如风能，太阳能，潮汐能等^[1]。而随着生活中车辆及其他设备对能源需求量的增长，这些新型能源并不如内燃机使用的化石燃料易携带，所以生产能够进行电力存储的储能设备越来越受到重视^[2]。目前，在多样的储能技术中，电介质电容器凭借较高的功率密度、低成本以及对环境友好等特点，在储能技术领域具有广泛的应用前景，并且也逐渐成为储能技术发展中不可或缺的研究领域。

电介质电容器的储能密度由电介质材料的性能决定。传统电介质材料主要分为陶瓷材料和聚合物材料两大类。陶瓷材料虽然具有极高的介电常数（＞1000），但较低的击穿场强和极差的加工性能使其难以满足目前电容器的应用需求^[3-4]。而对于纯聚合物材料，虽然具备较高的击穿场强、优异的加工性能，但极低的介电常数导致能量密度普遍偏低，制约了其进一步的应用,如当前使用最广泛的双向拉伸聚丙烯薄膜介质(bopp)，具有高击穿场强(>600 mv/m) 及低介电损耗(<0.02)，然而较低的介电常数(2~3)，使得其储能密度仅为约 2~3 j/cm³，这远不能满足日益增长的储能需求 ^[5-6]。为了满足当代电子电气行业储能电容器微型化、集成化以及高储能密度的要求，单一的陶瓷或是聚合物材料都很难同时满足高介电性能材料的应用需求，因此，聚合物基复合介电材料应运而生，并迅速发展起来,常用的设计思想是将高介电常数的无机填料与高击穿强度的聚合物基体相结合，制备有机无机复合介电材料。利用无机填料和聚合物基体各自的性能优势，制备兼具高能量密度、优异机械性能的复合介电材料已经成为电介质材料在新型储能技术应用领域的研究重点，具有极大地科学研究和工业应用意义^[7-9]。

随着电气设备向小型化、轻量化、大容量化的趋势发展，对于新型电介质材料的研究得到了人们的重视。kim jy ^[10]等将 rgocnt 混合填料加入到 cep 基体中，发现随着rgocnt 含量的增加，复合材料的介电常数逐渐增加；除了尝试将碳系粒子加入到聚合物基体中以提高复合材料的介电常数外，研究人员还尝试将半导体粒子加入聚合物基体中以提升介电性能^[11]，如dang zm^[12]等在聚合物基体中添加mgo 颗粒，huang xy^[13]等制备了pvdf/mos₂ 复合材料，结果表明粒子的加入使复合材料的介电常数得到了提高。聚合物/陶瓷复合材料介电性能的提升也取得了进步，luo sb^[14]等采用木质纤维素连接钛酸钡纳米颗粒构成 3d 网络结构，钛酸钡体积分数为30%时，复合材料的性能增加到了200.wei^[15]等人研制出的pp／mwcnts介电复合材料，复合材料的介电常数有明显的提高，具有层结构的复合材料中mwcnts效果也更好，介电常数可增加至原来的1.2倍。虽然近年来研究人员关于聚合物基介电复合材料的研究很多，但关于有机填料加入聚合物基体中的复合材料介电性能的研究还很少。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

实验药品：1,5-二氯蒽醌（1,5-dcaq），双（1,5-环辛二烯）合镍（ni(cod)₂），1,5-环辛二烯（cod），2,2-联吡啶（bpy），n,n-二甲基甲酰胺（dmf），聚丙烯（pp）。

材料制备：1、制备聚1,5蒽醌；2、以一定量的聚1,5蒽醌为填料，聚丙烯为基体，用熔融法制备聚1,5蒽醌/聚丙烯复合材料。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献，完成英语文献翻译。明确研究内容，确定技术方案，完成开题报告。

第4－7周：按照设计方案，制备聚1,5蒽醌/聚丙烯复合材料膜。

第8－12周：对复合材料进行结构表征及性能测试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 刘娟丽.聚（1,5-二氨基蒽醌）基复合材料的制备及其在超级电容器中的应用[d].兰州大学.2019

[2] 任坚理.石墨烯/氨基蒽醌复合电极材料的制备与性能研究[d].东华大学.2016

[3] q i l，lee b，chen s，et a1．high-dielectric-constant-silver-epoxycomposites as embedded dielectrics[j]．adv mater，2005，17(14)：1777—1781．