氧化铝包覆SrTiO_(3)纳米纤维/聚偏氟乙烯复合材料的制备与介电储能性能

目的通过开发出工作场强更高、储能效率更高的电介质储能材料,从而提高电力设备的性能、减小电力设备体积。方法采用静电纺丝工艺结合溶胶凝胶工艺制备具有一维核壳结构的SrTiO_(3)@Al_(2)O_(3)纳米纤维填料,并结合流延成型工艺制备出聚偏氟乙烯(PVDF)电介质复合材料。系统地研究了SrTiO_(3)纳米纤维填料表面包覆Al_(2)O_(3)对PVDF电介质复合材料界面极化、介电性能、储能性能的影响。结果制备的一维纳米填料具有良好的核壳结构,其中芯层为SrTiO_(3),壳层为Al_(2)O_(3),Al_(2)O_(3)包覆厚度为6 nm。低填充量下,一维核壳结构SrTiO_(3)@Al_(2)O_(3)纳米纤维填料均匀地分散在PVDF基体中。在相同的体积分数填料填充下,SrTiO_(3)@Al_(2)O_(3)纳米纤维/PVDF复合材料表现出更低的介电损耗和漏电流、更强的耐击穿场强、以及更高的储能密度和放电效率。SrTiO_(3)@Al_(2)O_(3)纳米纤维/PVDF电介质复合材料的最大储能密度达到8.9 J/cm^(3)。结论Al_(2)O_(3)包覆层可以阻止SrTiO_(3)纳米纤维填料在复合材料中的接触,减小Maxwell-Wagner-Sillars界面极化,降低漏电流,进而提高复合材料薄膜的击穿强度和储能性能。