碳化硅與氮化硼協同增強PVDF電介質材料的設計與性能研究

張婷婷，李雨凡，趙天浩，王 振，畢雪慶，李玉超

(聊城大學 材料科學與工程學院 山東 聊城 252059)

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隨著新能源領域的蓬勃發展，具有高介電常數、低介電損耗以及高儲能密度的電介質材料成為了行業關注的熱點。相比于傳統的陶瓷電介質，聚合物復合電介質材料具有質量輕、柔性好、機械性能優異、易加工的特點，在微電子器件、電力工程及通訊技術等方面有著巨大的應用前景[1]。根據電介質儲能理論，電介質材料的儲能密度與其介電常數和擊穿強度的平方成正比，但高的介電常數往往伴隨著低的擊穿強度。因此，如何同時提高電介質材料的介電常數和擊穿強度，是當前電介質材料研究的重要方向之一[2]。

聚合物基復合電介質材料主要包括陶瓷填充聚合物復合電介質、導體或半導體填充聚合物材料、全有機電介質和三元或多元雜化體系聚合物材料[3，4]。其中，半導電填充聚合物復合電介質能夠在提高材料介電常數的同時避免導電通路的形成，為獲得高儲能密度聚合物電介質材料提供了新的可能。南江等人[5]通過模壓成型制備了聚四氟乙烯(PTFE)/碳化硅(SiC)納米復合材料。研究發現SiC/PTFE復合材料的介電常數隨SiC含量的增加有所提高，當SiC質量含量為10%時復合材料在100 Hz下的介電常數達到2.9，相比于PTFE材料(介電常數為2)提高了145%，然而SiC的加入同時也提高了材料的介電損耗(0.009)。傳統的二元體系復合電介質材料已經不能滿足行業研究的發展要求，因此越來越多的研究人員開始利用結構設計的方法改善電介質材料的儲能特性。……