【编号】2021-80

【题名】核壳结构纳米纤维掺杂PMMA/PVDF基复合介质的储能特性研究

【作者】迟庆国，殷超，张天栋等

【机构】工程电介质及其应用教育部重点实验室(哈尔滨理工大学)

【刊名】中国电机工程学报（2021年12期）

【文摘】为探索核壳结构纳米纤维对聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)/聚偏氟乙烯(polyvinyl-lidene fluoride,PVDF)基复合介质储能特性的影响规律。该研究采用静电纺丝技术制备了高长径比的掺锰钛酸锶纳米纤维(Mn-ST NFs)，并对纤维表面进行二氧化硅(SiO2)包裹处理。通过溶液铸造法制备了Mn-ST-PMMA/PVDF和Mn-ST@SiO₂-PMMA/PVDF两种复合介质。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对复合介质进行晶体结构和形貌表征，利用宽频介电谱仪和铁电测试系统获得复合介质的介电性能与储能特性，采用COMSOL Multiphysics软件对复合介质的基本电学参数进行仿真模拟分析。综合实验测试与仿真分析结果可知，Mn-ST@SiO₂-PMMA/PVDF复合薄膜具有更优异的介电和储能特性，其中Mn-ST@SiO₂-PMMA/PVDF复合薄膜在填充相体积含量为0.5％时其放电能量密度为11.29J/cm³，充放电效率为84.07％。优异的电学性能主要源自无机Mn-ST与聚合物之间的界面极化效应，以及非晶SiO₂壳层能够有效提高无机填料和聚合物基体间的界面相容性，并限制界面间空间电荷的迁移。该研究为提高聚合物纳米复合介质的储能特性开辟了一种新的途径。