改性钛酸钡/PVDF复合材料的制备与储能性能研究任务书

 2021-09-23 12:28:33

1. 毕业设计(论文)主要内容:

电介质材料是电容器的一个重要组成部分,电介质材料的储能能力在很大程度上决定了电容器的储能能力。聚偏氟乙烯具有良好的物理与化学稳定性,且相对于大多数聚合物材料,拥有较高的介电常数以及极低的介电损耗,因此其被广泛用于柔性介电材料的研究工作中。而聚甲基丙烯酸甲酯对于含氟聚合物来说,一方面具有较高的玻璃化转变温度,另一方面其具有较低的介电损耗和较大的击穿场强,此外相对来说其还具有价格低廉,容易制备等优点。因此都是电容器选择比较广泛的材料。

但是伴随着科技技术的逐步成熟,传统的单一介电材料电容器已经远远不能适应和满足时代发展的速度和人们日益增长的物质需求,所以复合材料的探索与研究受到越来越多科学人员与研究学者的关注,希望可以制备出同时具备各单一组分材料的优异性能的复合材料,甚至拥有各组分都没有的特质。因此为使下一代先进存储电能装置不仅要有好的性能,而且要有一个好的优化设计。

本课题参考相关文献,结合提高介电性能的几种方法,设计特殊的核壳结构,充分利用陶瓷粒子和导电材料的特性,增加材料的介电性能。本课题选择钛酸钡作为填料和核壳材料的核,因为钛酸钡是一种常见的铁电陶瓷,能够自发极化,有很高的的介电常数。同时,钛酸钡还有很好的绝缘性能和稳定性,其表面存在有反应活性羟基官能团,为后面设计特殊的界面结构提供了可行性。和其他常见的的高介电填料,如二氧化钛、氧化锌和氧化锆等无机颗粒相比,钛酸钡有很大的优势。再通过用超支化聚酰胺或者聚吡咯等导电材料包覆钛酸钡纳米颗粒,形成一种特殊的核-壳结构,提高复合材料的介电常数。但是导电材料极大的增加了介电损耗,为了提高填料粒子在聚合物中分散性以及降低介电损耗,达到高储能的目的,对核壳结构进行用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)进一步修饰。

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2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

①查阅不少于15篇的相关文献,其中英文文献不少于3篇,并且写200字的总结;

②完成开题报告;

③通过实验,确定最佳的实验条件;

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

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4-5周:按照设计方案,制备纳米复合材料

第6-10周:对复合材料薄膜进行FTIR、SEM、TEM、XRD等表征,对其微观结构进行分析;对复合材料薄膜进行DSC、TG测试,对其热稳定性能进行分析;对制备的复合材料薄膜进行介电、击穿性能测试,研究其介电性能,并确定最佳的掺杂含量。

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4. 主要参考文献

[1] P. Hu, Y. Song, H. Liu, Y. Shen, Y. Lin, C.-W. Nan, Largely enhanced energy densityin flexible P(VDF-TrFE) nanocomposites by surface-modified electrospun BaSrTiO3

fiber, J. Mater. Chem. A 1 (2013) 1688–1693.

[2] X.Y. Huang, P.K. Jiang, Core-shell structured high-k polymer nanocomposites forenergy storage and dielectric applications, Adv. Mater. 27 (2015) 546–554

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