[发明专利]一种高储能密度的聚合物基复合膜及其制备方法

权利要求书

1.一种聚合物基复合膜，由聚合物基体和分散在所述聚合物基体中的具有核壳结构的纳米纤维组成；所述具有核壳结构的纳米纤维的核层为陶瓷纤维，壳层为有机物包覆层。

2.根据权利要求1所述的聚合物基复合膜，其特征在于：所述聚合物基复合膜中聚合物基体所占的质量百分比为50-95％，具有核壳结构的纳米纤维所占的质量百分比为5-50％。

3.根据权利要求1或2所述的聚合物基复合膜，其特征在于：所述聚合物基体由下述任意一种或两种材料构成：聚偏氟乙烯、环氧树脂、聚偏氟-三氟乙烯、聚丙烯、聚酯和聚酰亚胺。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的聚合物基复合膜，其特征在于：所述陶瓷纤维由下述任意一种或两种材料构成：钛酸钡、钛酸锶钡、Ba_xSr_1-xTiO₃·y(Bi₂O₃·nTiO₂)和CaCu₃Ti₄O₁₂；所述钛酸锶钡的分子式为Ba_xSr_1-xTiO₃，x＝0～1；所述Ba_xSr_1-xTiO₃·y(Bi₂O₃·nTiO₂)中的x＝0～1，y＝0～0.2，n＝1，2，3或4。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的聚合物基复合膜，其特征在于：所述有机物包覆层为多巴胺包覆层。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的聚合物基复合膜，其特征在于：所述具有核壳结构的纳米纤维的直径为50nm～500nm，长度为400nm～1mm；所述具有核壳结构的纳米纤维的壳层厚度为1nm～5nm。

7.制备权利要求1-6中任一项所述聚合物基复合膜的方法，包括下述步骤：将所述聚合物基体和所述具有核壳结构的纳米纤维通过溶液共混-流延法或双向拉膜法复合成膜，得到所述聚合物基复合膜。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述具有核壳结构的纳米纤维是按照下述方法制备得到的：1)采用溶胶凝胶-静电纺丝法制备纳米纤维；2)采用水溶液法在所述纳米纤维表面制备有机物包覆层，得到具有核壳结构的纳米纤维。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于：所述聚合物基复合膜中具有核壳结构的纳米纤维为多巴胺包覆的钛酸钡纳米纤维；

所述聚合物基复合膜的制备方法包括下述步骤：

1)制备BaTiO₃前躯体溶胶：将醋酸钡、钛酸四丁酯和乙酰丙酮溶于乙酸中，再加入聚乙烯吡咯烷酮搅拌均匀，配制成钛离子浓度1～2mol/L的溶胶；

2)将所述溶胶转移至注射器中，通过静电纺丝法得到BaTiO₃前躯体的纤维；

3)将所得纤维在750～1050℃煅烧6～12h，得到BaTiO₃纳米纤维；

4)将所述BaTiO₃纳米纤维分散在多巴胺水溶液中，在40～80℃下搅拌6～10h，离心、洗涤，得到多巴胺包覆的钛酸钡纳米纤维；

5)将多巴胺包覆的钛酸钡纳米纤维置于有机溶剂中，采用超声波振荡分散至形成稳定悬浮液；

6)向所述悬浮液内加入聚合物基体，搅拌使其完全溶解；

7)将混合液倒入于流延机中流延成膜，40～100℃烘干，得到聚合物基复合膜。