钛酸锶纳米纤维表面羟基化处理对聚偏氟乙烯复合材料介电性能和储能性能的影响

摘要

随着功率型电力电子设备运行负荷的不断增加以及小型化集成化的发展趋势,对电介质电容器提出了更高的要求,其需具有高储能密度、快速充放电速度、易加工成型.钛酸钡基无铅铁电陶瓷具有较高的介电常数的优点,但耐击穿场强低,而聚偏氟乙烯(PVDF)聚合物材料具有良好的柔韧性、击穿场强高、质量轻的优点,但介电常数相对较低,两者的储能密度均受到了限制.为了获得高介电常数、高储能密度介质材料,采用静电纺丝法制备了钛酸锶(SrTiO3)一维纳米纤维作为无机填料,以聚偏氟乙烯(PVDF)为聚合物基体,为了改善SrTiO3一维纳米纤维与PVDF聚合物基体之间的界面情况,利用表面羟基化处理方法对SrTiO3一维纳米纤维进行表面改性,辅以流延法制备了SrTiO3/PVDF复合材料,研究了表面羟基化处理SrTiO3一维纳米纤维对复合材料储能性能的影响.结果表明:表面羟基化处理SrTiO3纳米纤维填料在PVDF聚合物中分散和结合情况良好,复合材料具有良好的介电性能和耐击穿性能;当表面羟基化处理SrTiO3一维纤维填料的填充量为2.5％(体积分数)时,复合材料的储能密度达7.96 J/cm3.