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偶联剂表面改性二维片状SrTiO_(3)粉体/聚偏氟乙烯复合材料介电储能特性研究
1
作者 陈铃 王娇 +3 位作者 刘少辉 高畅 刘辉 查道颖 《表面技术》 北大核心 2025年第20期228-237,251,共11页
目的开发高储能密度、高放电效率复合电介质材料对提升功率型器件设备小型化、微型化和轻量化具有重要意义。方法利用熔盐工艺结合混合碱法合成出大长径比二维片状SrTiO_(3)粉体作为无机填料,并利用3-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂对其进行... 目的开发高储能密度、高放电效率复合电介质材料对提升功率型器件设备小型化、微型化和轻量化具有重要意义。方法利用熔盐工艺结合混合碱法合成出大长径比二维片状SrTiO_(3)粉体作为无机填料,并利用3-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂对其进行表面改性,随后将改性后的二维片状SrTiO_(3)粉体与聚偏氟乙烯(PVDF)进行复合,系统地研究了不同表面改性二维片状SrTiO_(3)粉体填料含量对PVDF复合材料介电储能特性的影响。结果实验测试表明:合成出的SrTiO_(3)粉体无机填料具有良好的二维片状形貌,其尺寸长为2~5μm,宽为2~5μm,厚度为0.3~0.7μm,表面改性后的二维片状SrTiO_(3)粉体填料均匀分布在PVDF复合材料中,随着二维片状SrTiO_(3)填料含量的增加,PVDF电介质复合材料的介电性能显著提升,二维片状SrTiO_(3)粉体填充量为7.5%(体积分数)时,复合材料的介电常数高达23.2,是纯PVDF介电常数的2.9倍。在较低的二维片状SrTiO_(3)粉体填充量下,PVDF复合材料均展现出较高的耐击穿场强。表面改性后二维片状SrTiO_(3)粉体填料填充量为2.5%(体积分数)时,PVDF复合材料的储能密度达6.9 J/cm^(3),是纯PVDF储能密度的2.46倍。结论采用表面偶联剂改性可以显著改善二维片状SrTiO_(3)填料表面性能,在较小的含量下显著提升复合材料的介电常数、耐击穿场强,从而显著提升复合材料的储能特性,为制备高性能电介质储能电容器提供了重要的实验参考。 展开更多
关键词 复合材料 钛酸锶 储能性能 二维片状填料 表面改性 介电性能
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氧化铝包覆SrTiO_(3)纳米纤维/聚偏氟乙烯复合材料的制备与介电储能性能 被引量：4
2
作者 刘少辉 王娇 +1 位作者 王菲菲 王远 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期346-354,共9页
目的通过开发出工作场强更高、储能效率更高的电介质储能材料,从而提高电力设备的性能、减小电力设备体积。方法采用静电纺丝工艺结合溶胶凝胶工艺制备具有一维核壳结构的SrTiO_(3)@Al_(2)O_(3)纳米纤维填料,并结合流延成型工艺制备出... 目的通过开发出工作场强更高、储能效率更高的电介质储能材料,从而提高电力设备的性能、减小电力设备体积。方法采用静电纺丝工艺结合溶胶凝胶工艺制备具有一维核壳结构的SrTiO_(3)@Al_(2)O_(3)纳米纤维填料,并结合流延成型工艺制备出聚偏氟乙烯(PVDF)电介质复合材料。系统地研究了SrTiO_(3)纳米纤维填料表面包覆Al_(2)O_(3)对PVDF电介质复合材料界面极化、介电性能、储能性能的影响。结果制备的一维纳米填料具有良好的核壳结构,其中芯层为SrTiO_(3),壳层为Al_(2)O_(3),Al_(2)O_(3)包覆厚度为6 nm。低填充量下,一维核壳结构SrTiO_(3)@Al_(2)O_(3)纳米纤维填料均匀地分散在PVDF基体中。在相同的体积分数填料填充下,SrTiO_(3)@Al_(2)O_(3)纳米纤维/PVDF复合材料表现出更低的介电损耗和漏电流、更强的耐击穿场强、以及更高的储能密度和放电效率。SrTiO_(3)@Al_(2)O_(3)纳米纤维/PVDF电介质复合材料的最大储能密度达到8.9 J/cm^(3)。结论Al_(2)O_(3)包覆层可以阻止SrTiO_(3)纳米纤维填料在复合材料中的接触,减小Maxwell-Wagner-Sillars界面极化,降低漏电流,进而提高复合材料薄膜的击穿强度和储能性能。 展开更多
关键词 钛酸锶 储能性能 纳米纤维 核壳结构 界面改性 介电性能
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稀土元素Gd^(3+)掺杂YBaCo_(4)O_(7+δ)纳米粉体制备及其氧吸附/脱附性能
3
作者 余四豪 陈铃 +2 位作者 王娇 郝好山 刘少辉 《功能材料》 北大核心 2025年第4期4136-4141,共6页
工作温度低、性能良好且稳定的氧吸附/脱附材料在氧气分离技术、燃料电池电极等领域具有重要的应用价值。为了提升材料的氧吸附/脱附性能,采用溶胶-凝胶法成功合成了不同浓度稀土元素Gd^(3+)掺杂YBaCo_(4)O_(7+δ)氧吸附纳米材料。通过... 工作温度低、性能良好且稳定的氧吸附/脱附材料在氧气分离技术、燃料电池电极等领域具有重要的应用价值。为了提升材料的氧吸附/脱附性能,采用溶胶-凝胶法成功合成了不同浓度稀土元素Gd^(3+)掺杂YBaCo_(4)O_(7+δ)氧吸附纳米材料。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及热重分析等手段,系统地探究了稀土元素Gd^(3+)掺杂浓度对YBaCo_(4)O_(7+δ)纳米粉体的微观形态、晶体结构及其氧吸附/脱附特性的影响。实验测试结果发现,在较低掺杂浓度水平下,稀土元素Gd^(3+)掺杂对Y_(1-x)Gd_(x)BaCo_(4)O_(7+δ)纳米粉体的微观形貌影响较小,掺杂前后纳米粉体的形貌均为球形,粉体尺寸介于200~350 nm。稀土元素Gd^(3+)可以进入YBaCo_(4)O_(7+δ)晶格,掺杂前后Y_(1-x)Gd_(x)BaCo_(4)O_(7+δ)均保持为单相114结构。在氧吸附/脱附性能方面,与YBaCo_(4)O_(7+δ)相比,Y_(0.6)Gd_(0.4)BaCo_(4)O_(7+δ)纳米粉体的氧吸附变化率从1.73%显著提高到了4.22%。这表明Gd^(3+)的加入能有效增强YBaCo_(4)O_(7+δ)纳米材料的氧吸附能力。此外,在N2/O_(2)气体环境的循环变换下,Y_(0.6)Gd_(0.4)BaCo_(4)O_(7+δ)展现出良好的循环稳定性。Gd^(3+)掺杂对YBaCo_(4)O_(7+δ)纳米材料氧吸附性能的提升,可归结为其优化了材料内部的氧气存储空间,从而促进了氧离子的吸附与释放过程。 展开更多
关键词 YBaCo_(4)O_(7+δ) 氧吸附/脱附性能 稀土元素掺杂 纳米粉体 微观机理
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