三明治结构PVDF电介质材料的设计及性能研究

实验将MXene/PVDF(聚偏氟乙烯)(A)作为介电增强相,将BN(氮化硼)/PVDF(B)作为击穿增强相,交替涂膜制成三明治(ABA型)结构PVDF复合电介质材料。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X射线衍射(XRD)对复合电介质薄膜的结构、形貌以及填料的分散状态进行了表征,并着重研究了材料的介电性能及储能特性。结果表明:三明治结构电介质材料能协调介电与击穿之间的矛盾,起到协同增强电介质材料储能密度的效果。其中,A_(2.5)B_(2)A_(2.5)型PVDF复合电介质材料的介电常数达25.1(100Hz下),是纯PVDF的2.5倍,介电损耗仍保持较低水平(tanδ=0.03);此外,与MXene/PVDF 2.5wt%单层膜相比,其击穿强度提升了2倍(110.28MV·m^(-1)),储能密度提高了201%(1.35J·cm^(-3))。

碳化硅与氮化硼协同增强PVDF电介质材料的设计与性能研究

分别将碳化硅(SiC)和氮化硼(BN)与聚偏氟乙烯(PVDF)配制成两种高分子溶液,然后交替涂膜制备具有三明治结构的复合电介质薄膜。利用XRD和FESEM表征了复合电介质薄膜的结构及微观形貌,重点研究了复合材料的介电和储能特性。研究表明,在100 Hz下,复合材料(S_(4)B_(1)S_(4))的介电常数提高至16.4,介电损耗仅为0.05,同时击穿强度高达114.3 kV/mm。相比于纯的PVDF(介电常数9.9,损耗0.04,击穿强度93 kV/mm),储能密度提高了250%。

电场流场协同下油包水乳液聚并机制及数值模拟

利用COMSOL Multiphsics软件对油包水乳状液中水滴在电场及流场共同作用下的拉伸聚并行为进行数值模拟,研究了电场类型、电场强度(E)、占空比(DR)及双场协同作用对水滴形变和聚并行为的影响。研究结果显示,随着电场强度和占空比的增加,脉冲电场对液滴形变程度的影响逐步增大。当脉冲电场强度为3.5 kV·cm^(-1)、占空比80%时液滴初始聚并时间为0.168 s,有效促进了油相中的液滴聚并。此外,当流体流速为50 mm·s^(-1)时,向油包水乳状液施加80%DR、电场强度为3.5 kV·cm^(-1)的脉冲电场,液滴初始聚并时间进一步缩短到0.140 s,电场和流场具有明显的协同作用。选择合适的入口流速与施加电场相匹配能够有效缩短乳液中液滴的聚并时间,从而实现电场破乳效率的进一步提升。