[发明专利]一种三明治结构纳米纤维/聚偏氟乙烯复合介质及其制备方法

说明书

本发明属于复合介质领域，具体涉及一种三明治结构纳米纤维/聚偏氟乙烯复合介质及其制备方法。本发明复合介质三明治结构上下层为PVDF薄膜，中间层为CFO@BZT‑BCT NFs/PVDF复合介质薄膜，三层结构介质经热压相结合。其中PVDF薄膜由溶液流延法经淬火处理制得，CFO@BZT‑BCT NFs/PVDF复合介质薄膜是由BZT‑BCT纺丝前驱体经静电纺丝并高温煅烧制得晶化后BZT‑BCT NFs，引入CFO制得CFO@BZT‑BCT NFs并经多巴胺盐酸盐表面修饰，最后与PVDF混合制成悬浊胶体经溶液流延法和淬火处理制得。本发明解决了无机填充相/聚合物基复合介质储能密度低、介质损耗大的技术问题。

技术领域

本发明属于复合介质领域，具体涉及一种三明治结构纳米纤维/聚偏氟乙烯复合介质及其制备方法。

背景技术

PVDF(化学名称为聚偏氟乙烯)因具有优异性能，如较高的介电和击穿特性，良好的化学稳定性和可加工特性等而被广泛应用在储能领域。由于介质的储能密度与相对介电常数成正比，与击穿场强的平方成正比，因此储能材料要有尽可能高的击穿场强和相对介电常数，才能获得较高的储能密度。目前制备高介电常数的聚合物基复合介质的方法主要有两种：第一种是在聚合物基体中引入导电粒子，第二种是在聚合物基体中引入具有高介电常数的陶瓷颗粒，制备聚合物/陶瓷复合体系。众多研究表明，随着填充相含量的增加，复合介质的介电常数往往有十几倍甚至几十倍的增加，但高介电常数的获得往往需要很高的掺杂量，势必造成复合介质材料力学性能的显著下降，同时伴随着介质损耗的明显增加和击穿场强的降低。无机填充相/聚合物基复合介质储能密度低、介质损耗大的这一缺陷制约了此类复合介质在实际中的应用。

发明内容

本发明为了解决无机填充相/聚合物基复合介质储能密度低、介质损耗大的技术问题，提供了一种三明治结构纳米纤维/聚偏氟乙烯复合介质及其制备方法。

一种三明治结构纳米纤维/聚偏氟乙烯复合介质，三明治结构上下层为PVDF薄膜，中间层为CFO@BZT-BCT NFs/PVDF(化学名称为CoFe₂O₄@锆钛酸钡钙纳米纤维/聚偏氟乙烯)复合介质薄膜，三层结构介质经热压相结合。

一种三明治结构纳米纤维/聚偏氟乙烯复合介质的制备方法步骤如下：

一、量取无水乙醇、乙酸依次倒入烧杯中，搅拌均匀后将乙酰丙酮加入上述混合溶液并继续搅拌至均匀，将Ba(OH)₂·8H₂O加入混合溶液，待其完全溶解后将Ca(OH)₂加入混合溶液中，待Ca(OH)₂完全溶解后将C₂₀H₂₈ZrO₈加入混合溶液中，最后将Ti(OC₄H₉)₄加入混合溶液中，持续搅拌一定时间后，将PVP(化学名称为聚乙烯吡络烷酮)分批加入到混合溶液中，经搅拌使PVP完全溶解制得BZT-BCT(化学名称为锆钛酸钡钙)纺丝前驱体；

二、将适量的BZT-BCT纺丝前驱体装入带有金属针头的注射器中，选用型号为23G的针头进行纺丝，得到含有PVP的非晶态BZT-BCT NFs(化学名称为锆钛酸钡钙纳米纤维)，将其放入马沸炉中煅烧制得晶化后BZT-BCT NFs；