【編號】2021-80

【題名】核殼結構納米纖維摻雜PMMA/PVDF基復合介質的儲能特性研究

【作者】遲慶國，殷超，張天棟等

【機構】工程電介質及其應用教育部重點實驗室(哈爾濱理工大學)

【刊名】中國電機工程學報（2021年12期）

【文摘】為探索核殼結構納米纖維對聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)/聚偏氟乙烯(polyvinyl-lidene fluoride,PVDF)基復合介質儲能特性的影響規律。該研究采用靜電紡絲技術制備了高長徑比的摻錳鈦酸鍶納米纖維(Mn-ST NFs)，并對纖維表面進行二氧化硅(SiO2)包裹處理。通過溶液鑄造法制備了Mn-ST-PMMA/PVDF和Mn-ST@SiO₂-PMMA/PVDF兩種復合介質。利用X射線衍射儀和掃描電子顯微鏡對復合介質進行晶體結構和形貌表征，利用寬頻介電譜儀和鐵電測試系統獲得復合介質的介電性能與儲能特性，采用COMSOL Multiphysics軟件對復合介質的基本電學參數進行仿真模擬分析。綜合實驗測試與仿真分析結果可知，Mn-ST@SiO₂-PMMA/PVDF復合薄膜具有更優異的介電和儲能特性，其中Mn-ST@SiO₂-PMMA/PVDF復合薄膜在填充相體積含量為0.5％時其放電能量密度為11.29J/cm³，充放電效率為84.07％。優異的電學性能主要源自無機Mn-ST與聚合物之間的界面極化效應，以及非晶SiO₂殼層能夠有效提高無機填料和聚合物基體間的界面相容性，并限制界面間空間電荷的遷移。該研究為提高聚合物納米復合介質的儲能特性開辟了一種新的途徑。