聚丙烯/氮化硼纳米片复合薄膜的制备及介电储能性能研究

TB34%TQ325.1+4; 聚丙烯(PP)薄膜已广泛应用于薄膜型电容器和静电储能元件,但较低的介电常数限制了其进一步应用.本文以PP为基体材料,通过掺杂低含量的六方氮化硼(h-BN)二维纳米片,制备出聚丙烯/氮化硼纳米复合薄膜,以提高PP介电常数.其中一个关键因素是调控两相界面,以获得h-BN在PP中的良好分散和与基体的紧密结合.本论文通过超声剥离的方式制备少层氮化硼纳米片(BNNSs),并采用盐酸多巴胺(PDA)的非共价聚合反应进行包覆,得到了BNNSs@PDA.通过XRD、FT-IR和TEM表征了BNNSs@PDA的形貌,验证了核-壳结构的直径约150～200 nm,最小厚度约3 nm...

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Published in功能材料 Vol. 51; no. 7; pp. 7141 - 7147
Main Authors 于海生, 王瑶, 邓元
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京100191 30.07.2020
北京青云航空仪表有限公司,北京101300%北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京100191
Subjects
核壳结构
聚丙烯
氮化硼纳米片
介电性能
复合材料
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ISSN1001-9731
DOI10.3969/j.issn.1001-9731.2020.07.023

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Summary:TB34%TQ325.1+4; 聚丙烯(PP)薄膜已广泛应用于薄膜型电容器和静电储能元件,但较低的介电常数限制了其进一步应用.本文以PP为基体材料,通过掺杂低含量的六方氮化硼(h-BN)二维纳米片,制备出聚丙烯/氮化硼纳米复合薄膜,以提高PP介电常数.其中一个关键因素是调控两相界面,以获得h-BN在PP中的良好分散和与基体的紧密结合.本论文通过超声剥离的方式制备少层氮化硼纳米片(BNNSs),并采用盐酸多巴胺(PDA)的非共价聚合反应进行包覆,得到了BNNSs@PDA.通过XRD、FT-IR和TEM表征了BNNSs@PDA的形貌,验证了核-壳结构的直径约150～200 nm,最小厚度约3 nm,有机PDA壳层平均厚度约为7nm.将BNNSs@PDA与PP复合得到薄膜,通过SEM、耐压测试仪、阻抗分析仪等设备对薄膜的微观结构、击穿性能和介电性能进行了研究.结果 表明:在BNNSs@PDA的含量仅为1％(质量分数)时,复合材料的介电常数提高至5.62,损耗仅为0.006,理论储能密度高达7.42 J/cm3,是纯PP薄膜的4.8倍.以上结果表明:BNNSs@PDA与PP良好的界面、二维纳米片在面内的取向分布,有效阻碍了外电场下电树枝的扩展,抑制了载流子的传输作用,同时引入了界面极化,从而有效提高了复合薄膜的介电和击穿性能.
ISSN:1001-9731
DOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2020.07.023