1. 研究目的与意义（文献综述）

新能源产业是现代社会发展的新引擎，而储能技术是新能源发展的一个重要因素。大容量储能技术是新能源发电，电动汽车发展，智能网站发展的关键技术。相比蓄电池、超级电容器储能技术，高储能电介质电容器在安全性、经济成本以及充放电速率方面具有无可比拟的优势，广泛应用于电子电器元件等方面^【3】。随着材料科学的发展，储能电容器仍有较大的发展空间。改善其储能特性的关键是研发高储能密度介电材料。因此，通过材料的复合效应，利用各单相材料各自的优点，制备具有高介电常数、机械性能好的聚合物基介电材料是解决以上问题的重要途径^【1，4】。

· 目前应用最为广泛的聚合物类材料包括热塑性的聚烯烃（如聚乙烯（pe）、聚丙烯（pp））、聚苯乙烯（ps）、聚偏氟乙烯（pvdf）以及热固性的聚酰亚胺（pi）、环氧树脂（er）等，其具有比较高的介电常数和击穿场强，其中，极性的pvdf具有比其它几种高分子材料高得多的介电常数。但是用于高储能电池，其介电常数远远不能满足要求^[2，13]。陶瓷材料有batio3、tio2，碳纳米管(cnt)，钛酸锶钡（bst）, 钛酸锶(sto)等，由于其具有高熔点、高硬度及高温条件下优异的物理化学稳定性而成为高温条件下应用的优选材料^【5,12】。但因为脆性大、复杂尺寸构件加工困难的缺点制约着其应用范围。聚合物具有高击穿场强，陶瓷材料具有高极化，介电常数高的特性。通过在聚合物中添加具有高介电常数的陶瓷颗粒，可有效提高复合材料的介电常数。钛酸钡（batio3，bt）作为常见的介电陶瓷，已经与pmma、pvdf等聚合物进行复合并得到了高介电常数复合材料^[1,6]。

然而，为了获得高介电常数的复合材料，陶瓷的体积填充量往往比较大(30%甚至更高)，这会导致缺陷的增多、击穿场强的降低以及能量损耗的快速增加，不利于储能密度的提升^【1,10】。可见，片面提高介电常数对储能密度的提升效果有限。影响聚合物复合电介质储能性能的另外一个关键指标是击穿场强^[15]。因此，采用一定方法降低复合材料的能量损耗，提高电容器的使用效率及寿命亦是需要关注的性能之一。如huang xy 等通过原位合成的方法制备得到p(vdf#8722;htp)/bt@pda@ag 复合材料，性能测试表明pda 的存在大大降低了复合材料的介电损耗。同样的，采用atrp 方法制备的一系列“核#8722;壳”结构功能粒子，如bt@phema@pmma、bt@pana@phema 等填充的聚合物基复合材料研究结果表明：内层材料具有高介电常数以提供高极化，而外层高绝缘的聚合物层利于保持低电阻和低损耗，介电性能测试表明该复合材料在提高介电常数的基础上有效降低了其介电损耗^[1,16]。六方氮化硼(h-bn)，又称为“白石墨烯”，因其良好的热稳定性，高的绝缘性和化学惰性而受到研究学者的广泛关注。而且，bn粒子呈片状结构，形成导热链的几率大，因此热导率较高，散热快，提高击穿强度的同时提高了材料的热导率。然而，六方氮化硼容易团聚，与聚合物的相容性较差，这限制了其应用^【7,19】。因此，对六方氮化硼进行改性，提高其在聚合物的相容性是解决该问题的关键。

2. 研究的基本内容与方案

目标：通过对bn和bt进行表面修饰和改性，在改性的基础上进行复合，以此来探究改性的bn和bt以及含量不同对氮化硼/钛酸钡-pvdf纳米复合材料结构和性能的影响。

基本内容：以聚偏氟乙烯（pvdf）作为聚合物基体，选择不同改性剂对钛酸钡（bt）纳米粒子进行改性，提高无机填料在聚合物基体中的分散性能。涂有pda作为填料，可以有效改善聚合物间的相容性。涂层可以有效地抑制界面频率小于1khz的偏振和抑制介质损耗达到超低水平。btnfs的含量低，涂层pda非常有利于提高能量密度在高应用电场下复合。

选择多巴胺对氮化硼进行改性，将其加入到聚合物基体中可以起到绝缘屏蔽的作用，有效抑制泄漏电流和空间电荷的传输。探究其对于复合材料介电和击穿性能及热导率的影响^【20】。在上述基础上，改良薄膜的制备工艺，探究不同填料含量对于其介电常数，介电损耗和击穿强度的影响，平衡介电常数，损耗和击穿场强，获得高储能密度聚合物基复合材料。

3. 研究计划与安排

1~2周：查阅相关文献；

3~4周：拟定大致实验流程，开展实验工作；

5~13周：开展实验工作；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 蒋婉蓉, 解云川, 张志成.高储能聚合物基纳米复合电介质[j]. 高电压技术, 2017，43(7): 2234-2240.

[2] 查俊伟, 郑明胜, 党智敏. 铁电聚合物基纳米复合电介质储能材料研究进展[j]. 高电压技术, 2017,43(07): 2194-2203.

[3] 郑斌, 宋宇, 赵祖珍. 1-3型高介电聚合物基复合材料的制备与性能[j]. 电子元件与材料, 2017(02):14-18.