[发明专利]一种氮掺杂石墨烯/PVDF复合介电薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种介电材料，尤其涉及一种高介电材料。

背景技术

传统的介电材料通常为陶瓷聚合物材料和介电聚合物基复合材料，陶瓷聚合物材料介电常数高，但机械加工性差、工艺复杂、难易制备成柔性材料；以金属颗粒为填料的聚合物基复合材料是性能优异又柔性的高介电材料，但是，随着现代科技与人类社会的快速发展，聚合物薄膜电容器大量应用于移动电子设备、电力系统、混合动力汽车、脉冲能量仪器，这种电容器储能结构向小体积、高储能密度、高功率密度方向发展，对介电材料提出了更高的技术要求，要求介电材料高导电率、高强度、高热稳定性并具有一定的阻燃性，现有的介电材料就不能适应了。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术中的不足之处，提供一种具有高导电率、高强度、高热稳定性并具有一定的阻燃性的高性能的复合介电薄膜及其制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种氮掺杂石墨烯／PVDF复合介电薄膜及其制备方法，其特征在于：所述的氮掺杂石墨烯／PVDF复合介电薄膜(以下简称复合介电薄膜)是在石墨烯晶格中引入氮原子，得到氮掺杂石墨烯，所述的氮掺杂石墨烯与石墨烯具有迥异的结构和性质，本发明是通过调整氮掺杂量实现其在p型和n型半导体之间的转换来实现的。

本发明是采用溶液浇铸法进行制备的，试样的具体工艺流程如下所示：

(1)将氧化石墨与三聚氰胺按照质量比4：1混合，混合后加入到100mL的丙酮溶液中，搅拌5h；加热煮沸溶液除去丙酮，在干燥箱中干燥后，将样品置于管式炉中，在N2气保护条件下加热至950℃，保温0.5h，即获得氮掺杂石墨烯。

(2)适量氮掺杂石墨烯加入定量乙醇中，超声分散30min至氮掺杂石墨烯形成均一稳定悬浮液；

(3)将适量PVDF加入上述混合液中，加热到60度以下搅拌，至PVDF完全溶解；

(4)将上述混合液继续超声，并机械搅拌5min；

(5)将上述混合液浇铸于玻璃基片上，置于烘箱内完全干燥，将复合膜从玻璃基片上剥下，折叠后置于模具中，热压成复合介电薄膜；

(6)在所述的复合介电薄膜上涂高纯导电银胶作为用于测试的电极。

本发明的有益效果是：由于氮掺杂石墨烯具有高强度、高导电率、高比表面积，用其对聚合物材料进行改性可以得到高性能的聚合物基复合材料，所以氮掺杂石墨烯／PVDF复合介电薄膜具有高导电率、高强度、高热稳定性并具有一定的阻燃性。

具体实施方式

下面用一个实施例对本发明作进一步说明：

一种氮掺杂石墨烯／PVDF复合介电薄膜及其制备方法，所述的氮掺杂石墨烯／PVDF复合介电薄膜是在石墨烯晶格中引入氮原子，得到氮掺杂石墨烯，所述的氮掺杂石墨烯与石墨烯具有迥异的结构和性质，本发明是通过调整氮掺杂量实现其在p型和n型半导体之间的转换来实现的。

本发明是采用溶液浇铸法进行制备的，试样的具体工艺流程如下所示：

(1)将氧化石墨与三聚氰胺按照质量比4：1混合后加入到100mL的丙酮溶液中，搅拌5h；加热煮沸溶液除去丙酮，在干燥箱中干燥后，将样品置于管式炉中，在N2气保护条件下加热至950℃，保温0.5h，即获得氮掺杂石墨烯。

(2)适量氮掺杂石墨烯加入定量乙醇中，超声分散30min至氮掺杂石墨烯形成均一稳定悬浮液；

(3)将适量PVDF加入上述混合液中，加热到60度以下搅拌，至PVDF完全溶解；

(4)将上述混合液继续超声，并机械搅拌5min；

(5)将上述混合液浇铸于玻璃基片上，置于烘箱内完全干燥，将复合膜从玻璃基片上剥下，折叠后置于模具中，热压成复合介电薄膜；

(6)在所述的复合介电薄膜上涂高纯导电银胶作为用于测试的电极。

上述实施例，只是本发明的一个实例，并不是用来限制本发明的实施与权利范围，凡与本发明权利要求所述内容相同或等同的技术方案，均应包括在本发明保护范围内。