随着绿色能源在日常生活中的应用越来越广泛，如何高效利用这些分散不连续的能源也成为了一个至关重要的问题。现有的电能存储设备中，比电池和电化学电容器等电化学装置，电介质电容器因其快速充放电能力而具有最高的功率密度。而且随着电动汽车、高能武器设备等先进装备领域快速发展，高能量密度电介质材料也具有很光明的应用前景。

电介质材料是薄膜电容器中最重要的组成部分, 其性能直接决定了电容器的储能特性，通常采用聚合物。目前应用最广泛的电介质材料是聚丙烯，其相对介电常数仅有2.2, 其储能密度只有1~2J/cm³。目前最具潜力的替代材料是铁电聚合物,其具有较高的相对介电常数, 如聚偏氟乙烯 (PVDF) 的相对介电常数在9~12之间，在已知的聚合物中具有较高的储能密度值，这是由晶体域中的高极性C-F键和偶极自发组织引起的。与陶瓷材料相比，聚合物材料重量轻，具有更高的击穿强度以及更优异的伸缩性，并且可以形成复杂的结构，但其介电常数低。有鉴于此，将一些具有优异性能的纳米材料添加到聚合物基体中以制备复合材料是目前提高电介质材料储能密度的一个主要手段。

其中纳米填料根据维度可以分为三大类:(1)零维材料:钛酸钡、钛酸铜钙、二氧化钛等纳米颗粒;(2)一维材料:碳纳米管以及钛酸钡、二氧化钛等纳米线;(3)二维材料:石墨烯、氮化硼等纳米片。还本实验采用氮化硼(BN)二维材料为填料与有机铁电聚合物PVDF复合。

对于线性电介质，储能密度U= #189; DE = #189;ε_rε₀E_b²，其中ε_r是介电常数，ε₀是真空介电常数。由此可见，电介质需要高介电常数(ε_r)和高电击穿强度(E_b)以实现高能量存储密度，U与击穿强度(E_b)的平方成正比。因此，实现高E_b是获得高储能性能的关键所在。氮化硼 (BN) 具有六方晶格、立方晶格、菱形晶格、纤锌矿和无定形结构等多种晶型，其中六方氮化硼 (h-BN)在结构上具有与石墨类似的层状结构, 容易剥离成二维氮化硼晶体，h-BN具有宽电子带隙、高介电二维形态、高热导率、高温稳定性、优异的力学性能和化学惰性等优点, 可广泛应用于纳米光电子器件和纳米复合材料等领域。Li等人在BNNS/P(VDF-TrFE-CFE)复合材料中实现了E_b(约610 MV/m)和放电能量密度(约20.3 J/cm)。

基于此，本实验通过合成制备含量不同BN/PVDF柔性复合材料，利用SEM，TEM和FT-IR等测试手段对其复合材料的微观结构进行了表征与分析，重点研究BN二维填料的含量对复合材料的高介电响应，耐击穿场强和储能密度的影响。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

将不同量的BNNS与 PVDF进行复合，以溶液流延的方法制得BN/PVDF复合材料薄膜，对其形貌、物相组成、微观结构等基本特征进行表征与分析，并对其介电特性进行表征与分析。揭示高介电响应、耐击穿场强、储能密度与BN含量之间的关系并解释其中作用机理，旨在得到具有高介电响应、高耐击穿场强和高储能密度的复合材料。

2.2 研究目标

1．掌握溶液流延法制备BN/PVDF薄膜；

2．研究BN/PVDF薄膜的形貌、物相组成、微观结构等基本特征