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四川大學(xué)塑料高性能化加工與裝備課題組黃華東副教授和李忠明教授Macromolecules: 原位纖維與Mother-Daughter晶體結(jié)構(gòu)共同抑制聚丙烯電介質(zhì)薄膜電荷傳輸
2024-11-06  來源:高分子科技

  薄膜電容器以其耐壓高、等效串聯(lián)電阻低、溫度特性好、壽命長等優(yōu)勢,在新能源汽車、光伏/風(fēng)力發(fā)電、電力輸送等能源領(lǐng)域備受青睞。如何調(diào)控高分子電介質(zhì)薄膜的相形態(tài)和晶體結(jié)構(gòu)來抑制介電損耗,制備一種高儲能、低損耗的高分子電介質(zhì)薄膜材料已成為薄膜電容器領(lǐng)域的研究熱點和難點。


  四川大學(xué)塑料高性能化加工與裝備課題組黃華東副教授和李忠明教授長期致力于高分子“定構(gòu)”加工技術(shù),提出了連續(xù)且易規(guī);a(chǎn)的“熔融擠出-熱拉伸-退火拉伸”電介質(zhì)薄膜制備方法(圖1)。在拉伸外場作用下,聚丙烯(PP)基體中的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)球狀分散相原位轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>PET取向纖維。后續(xù)退火拉伸進一步優(yōu)化了PP的晶體結(jié)構(gòu),實現(xiàn)介晶相-α相轉(zhuǎn)變,并形成高度取向的Mother-Daughter晶體結(jié)構(gòu)(圖2)。與外加電場方向垂直的大量平行排列纖維界面和取向Mother-Daughter晶體顯著抑制了電荷的傳輸,PP/PET薄膜的擊穿場強高達672.7 MV/m,在650MV/m時的放電能量密度達到了4.11 J/cm3η=92.8%)(圖3)。


“熔融擠出—熱拉伸—退火拉伸”電介質(zhì)薄膜制備技術(shù)示意圖


2 PP/PET薄膜的晶體結(jié)構(gòu)和晶區(qū)/非晶區(qū)取向


3 PP/PET薄膜的介電性能及性能增強機理示意圖


  該工作以“In Situ Well-Aligned Microfibrils and Mother?Daughter Crystals as Promising Blocks to Suppress Carrier Transport in Polypropylene Dielectric Films”為題發(fā)表在Macromolecules上(Macromolecules XXXX, XXX, XXX?XXX)。該論文第一作者為四川大學(xué)博士生李德龍,通訊作者為四川大學(xué)黃華東副教授和李忠明教授。該研究得到國家自然科學(xué)基金委的支持。


  此工作也是該團隊在原位纖維化電介質(zhì)薄膜方向(Energy Storage Materials 2024, 72, 103717; Macromolecules 2023, 56, 1481?1491ACS Applied Materials & Interfaces 2023, 15, 23701?23710)的延續(xù)性工作。


  原文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.4c01640

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