隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展和不可再生性能源的迅速減少，儲(chǔ)能設(shè)備的開發(fā)成為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。儲(chǔ)能介質(zhì)電容器具有使用壽命長、充放電速度快和功率密度高等特點(diǎn)，是未來儲(chǔ)能設(shè)備的可行選擇之一。為滿足未來電容器小型化、輕量化的需求，亟需提高電容器的儲(chǔ)能密度，其關(guān)鍵就在于開發(fā)高儲(chǔ)能密度的電介質(zhì)材料。由于材料的儲(chǔ)能密度與介電常數(shù)和擊穿場強(qiáng)成正比，提高材料的介電常數(shù)等性能可以有效改善其儲(chǔ)能密度。相對(duì)于陶瓷電介質(zhì)，聚合物電介質(zhì)具有輕質(zhì)、易加工和高擊穿場強(qiáng)等特點(diǎn)，但介電常數(shù)低。目前，通過特殊方法在聚合物中添加高介電陶瓷或?qū)щ娞盍蠟樘岣呔酆衔镫娊橘|(zhì)介電常數(shù)的兩種有效途徑。
圖1 PVDF/BT和PVDF/MWCNT在電場下的示意圖及介電性能對(duì)比。
在電場中，BT的自發(fā)極化及其分散在PVDF中產(chǎn)生的大量界面極化可以有效提高PVDF/BT的介電常數(shù)。MWCNT可以在PVDF中形成微電容結(jié)構(gòu)，兩根相鄰且互不接觸的MWCNT充當(dāng)電極，它們之間的PVDF為電介質(zhì)。當(dāng)MWCNT在PVDF中形成大量有效微電容時(shí)，PVDF/MWCNT的介電常數(shù)將得到顯著提升。有趣的是，當(dāng)BT和MWCNT的含量分別為50 vol%和0.5 vol%時(shí)，PVDF/BT和PVDF/MWCNT的介電常數(shù)同為70左右 (102 Hz)，MWCNT的含量僅為BT的百分之一。0.5 vol% MWCNT在PVDF中建立的微電容網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定，容易受到電場頻率的干擾而破壞，介電常數(shù)對(duì)電場頻率敏感性較大。0.5 vol% MWCNT介電常數(shù)增大的同時(shí)，由于電導(dǎo)造成的損耗也明顯增大。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.10.199
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