柔性复合电介质GQDs/BTO/PVDF制备及介电储能性能研究

基于渗流阈值理论,采用FTIR、TEM、SEM、LCR数字电桥测试仪和铁电压电测试仪等测试技术,探讨BTO含量和纳米量子点种类对GQDs/BTO/PVDF复合体系介电性能的影响。研究结果表明:随着BTO质量分数的增加,体系的相对介电常数呈现先增后减的趋势,在BTO质量分数为10%时达到最大值290(5 kHz时),而介电损耗则呈现出先减小后增大的变化规律;由于―NH2官能团的引入,GQDs的电子结构被改变,从而提高了电荷传输效率;量子点材料的加入不仅能够维持高击穿场强,而且能提高BTO在基体中的分散性和体系的相对介电常数,GQDs-NH2/BTO/PVDF体系的介电性能优良,在5 kHz时相对介电常数达4713,有限元数值分析结果验证了介电性能的提升机理。GQDs-NH2/BTO/PVDF复合膜在210 kV/mm的外加电场下,储能密度达2.57 J/cm^(3),能量效率达78.8%。