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纳米BT/PVDF复合材料的研究

作　者: 窦晓亮
导　师: 刘晓林
学　校: 北京化工大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 钛酸钡 聚偏氟乙烯 储能密度 击穿场强 介电常数
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 179次
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内容摘要


本研究通过物理共混法制备了BaTiO3/PVDF纳米复合材料,系统研究了材料的储能密度与BaTiO3添加量的关系,旨在提高复合材料的储能密度,并揭示储能机理；通过改善BaTiO3颗粒的表面特性和添加第三相金属颗粒的方法进一步获得了提高储能密度的材料。添加为改性BaTiO3的复合材料的介电常数随其含量的增加而升高,材料的击穿场强和储能密度随其含量增加不断下降；利用钛酸酯对BaTiO3改性后,所得复合材料的击穿场强显著高于添加未改性BaTiO3的复合材料,相应的材料储能密度显著提高；当改性BaTiO3体积含量为7%时,复合材料击穿场强提高2倍,介电常数提高1倍,储能密度达到4 J/cm3,是纯PVDF的8倍。采用共混法得到了金属/BaTiO3/PVDF三相复合材料,其击穿场强随着金属颗粒混入量的增加而先升高后降低,当Ni(50nm)含量为1.9%及BaTiO3为7%时,复合材料的击穿场强达到210kv/mm,是纯PVDF的5倍；添加的金属粒径越小,导电率越低,所得复合材料储能密度提高越明显,这些结果可以根据库伦阻塞效应得到很好的解释。

全文目录


摘要  12-14
第1章 文献综述  14-30
  1.1 前言  14-15
  1.2 钛酸钡的结构及性质  15-16
    1.2.1 晶体结构  15
    1.2.2 基本性质  15-16
  1.3 聚偏二氟乙烯的结构及性质  16-17
    1.3.1 基本结构  16
    1.3.2 基本性质  16-17
  1.4 材料的复合效应和复合电介质材料  17
  1.5 无机纳米粒子与聚合物复合材料的制备方法  17-19
    1.5.1 共混法  18
    1.5.2 插层法  18
    1.5.3 原位聚合  18-19
  1.6 材料介电性质  19-20
  1.7 聚合物基介电材料的种类与特点  20-24
    1.7.1 聚合物基体的介电常数  22
    1.7.2 无机物的介电常数  22
    1.7.3 无机粒子的填充量  22-23
    1.7.4 无机填料的形态  23-24
  1.8 无机纳米粒子的改性  24-26
    1.8.1 防止纳米粒子团聚的方法  25
    1.8.2 纳米粒子表面改善性处理  25
    1.8.3 表面改性实例  25-26
  1.9 钛酸钡/聚偏氟乙烯两相复合  26-28
    1.9.1 钛酸钡/聚偏氟乙烯复合材料的前景  26-27
    1.9.2 钛酸钡/聚偏氟乙烯合材料的制备及应用  27-28
  1.10 本课题的研究内容  28-30
    1.10.1 论文课题的立论、目的和意义  28-29
    1.10.2 本课题的研究内容  29-30
第2章 实验部分  30-34
  2.1 实验主要原料  30
  2.2 实验设备和测试仪器仔细核对仪器的型号和制造公司  30
  2.3 样品制备方法  30-31
    2.3.1 BT/PVDF复合材料制备方法  30-31
    2.3.2 改性BT/PVDF复合材料制备方法  31
    2.3.3 金属导体/BT/PVDF复合材料制备方法  31
  2.4 测试方法  31-34
    2.4.1 介电性能的分析  31
    2.4.2 击穿场强的测试  31-32
    2.4.3 形貌分析  32
    2.4.4 红外分析  32
    2.4.5 热重分析  32-34
第3章 结果与讨论  34-54
  3.1 纯BT/PVDF复合材料  34-39
    3.1.1 混合工艺的选取  34
    3.1.2 复合材料的微观状态  34-36
    3.1.3 复合材料热重分析  36
    3.1.4 复合材料的介电常数分析  36-37
    3.1.5 复合材料的击穿场强分析  37
    3.1.6 复合材料的储能密度分析  37-39
  3.2 改性BT/PVDF复合材料  39-45
    3.2.1 表面活性剂的选取  39
    3.2.2 表面活性剂改性BT/PVDF热重分析  39
    3.2.3 FT-IR分析  39-41
    3.2.4 复合材料的介电性能分析  41-44
    3.2.5 扫描电镜(SEM)分析  44-45
    3.2.6 小结  45
  3.3 金属导体/BT/PVDF复合材料  45-54
    3.3.1 复合材料的介电  46
    3.3.2 复合材料的击穿场强  46-48
    3.3.3 复合材料的储能密度  48-50
    3.3.4 扫描电镜(SEM)分析  50
    3.3.5 光分解法制Ag/BT/PVDF  50-51
    3.3.6 小结  51-54
第4章 结论  54-56
参考文献  56-58
致谢  58-60
攻读学位期间发表的学术论文目录  60-62
作者及导师简介  62-63
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  63-64

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 非金属复合材料
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