纤维素/钛酸钡高介电储能复合膜的结构与性能开题报告
2021-03-10 23:42:05
1. 研究目的与意义(文献综述)
随着能源的消耗和电子产业的发展,迫切需要解决能源储存的的问题,急需发展高效的储能设备。发展高储能密度、充放电速度快、抗循环老化、适用于高温高压等极端环境的储能电容器,符合新时期的能源利用要求。现阶段,储能电容用途十分广泛。民用方面,储能电容器是太阳能、风能这类新型能源以及民用混合电力汽车的不可缺少的部分;军用方面,电磁炮、电气化发射平台以及各类舰艇都需要高达100ka的工作电流,需要高储能电容器提供。因此要提高电容器储能性能,使电子设备微型化、轻量化且能满足各类使用条件。
而使电容器性能改善的关键在于介电材料的选择及性能。目前,用量较多的介电材料有陶瓷材料、聚合物和复合材料,其各有优缺点。通过掺杂无机材料改性的陶瓷材料虽然有很高的介电常数,但是不易加工韧性不好;而一般聚合物无论其怎么改变结构,其介电常数始终处于2~10这个等级,但聚合物具有易加工、密度小、成本低、耐击穿、韧性好等优点。综合两者的优缺点,制备高介电陶瓷/聚合物复合材料。高介电复合材料除了高介电陶瓷/聚合物体系外,还有一类是逾渗体系。高介电陶瓷/聚合物体系的复合材料是把具有高介电常数的陶瓷添加到聚合物中,得到具有高介电常数的复合材料。这类材料可以保持低的介电损耗和高的击穿强度,但通常要添加高含量的无机颗粒才能得到高的介电常数。逾渗体系的复合材料是把导电颗粒添加到聚合物中,在逾渗阈值附近得到具有高介电常数。
制备高介电复合材料的关键在于制备材料的选择和复合材料的结构。钛酸钡是一种强介电化合物材料,具有高介电常数和低介电损耗,是电子陶瓷中使用最广泛的材料之一,被誉为"电子陶瓷工业的支柱"。在二战期间,人们就发现,钛酸钡的介电常数比当时的其他任何电介质都大。因此经过几十年的研究,对钛酸钡的性能及应用较为成熟。钛酸钡具有钙钛矿结构,它的介电行为受温度和颗粒尺寸的影响。每次晶型的转变都会导致介电常数的突变,为了减小温度对介电常数的影响,人们经常往钛酸钡中掺杂其他元素。钛酸钡的介电常数随钛酸钡颗粒尺寸的减小先增大后减小,在 1 微米左右时达到顶峰(约 6000)。而且根据文献研究对于大部分高分子基复合材料,将钛酸钡制成三维网状结构比简单的纳米填充颗粒对提高介电性能要更为有效。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容
1、设计实验方案。
2、配制尿素/氢氧化钠溶液。
3. 研究计划与安排
第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。
第4-8周:按照设计方案,制备纤维素/ldh复合材料。
4. 参考文献(12篇以上)
[1] jia c, shao z, fan h, et al. preparation and dielectric properties of cyanoethyl cellulose/batio3 flexible nanocomposite films[j]. rsc advances, 2015, 5(20):15283-15291.
[2]sakai y, futakuchi t, adachi m. preparation of batio3 thick films by inkjet printingon oxygen-plasma-modified substrates[j]. japanese journal of applied physics, 2006, 45(45):7247-7251..
[3]raghunathan s p, narayanan s, poulose a c, et al. flexible regenerated cellulose/polypyrrole composite films with enhanced dielectric properties[j]. carbohydrate polymers, 2016.
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