新型高储能密度聚合物基绝缘材料

新型高储能密度聚合物基绝缘材料由于应用潜力巨大,在近些年来发展速度很快。本文简单介绍该材料的重要性,解释电介质材料的储能机理、介电常数、电位移、击穿场强与储能密度之间的关系,以及计算储能密度和充放电效率的方法,然后分别对聚合物电介质和复合电介质材料研究进展进行概述,重点讨论材料的制备策略、加工工艺、微观/宏观机理分析和性能表征,并在文章最后对高储能密度聚合物基绝缘材料进行总结和展望。     

无机颗粒形状对高储能密度有机复合材料介电性能的影响

通过在有机基体内添加无机陶瓷颗粒形成二相复合材料是当前研究高储能密度的热点和难点,材料的静电储能特性由其内部电场分布决定。对于纯高聚物材料在均匀外电场环境中其内部电场分布均匀,但当填充无机颗粒形成复合材料时,材料局部电场会发生畸变,进而影响复合材料的介电性能。本文通过有限元方法系统研究了不同形状颗粒,包括球型、纤维状和圆片状颗粒及其空间分布的电响应特性,进而分析其对复合材料储能特性的影响。结果表明,颗粒形状及空间分布的不同均会产生不同的局部电场分布,对于球型颗粒其顶端和低端会出现明显的电场集中现象;对于纤维状颗粒,当其长径比较小时,其端部束缚电荷产生的电场畸变不能被忽略。最后,本文建立了不同形状颗粒填充复合材料三维有限元模型,计算结果表明,在相同填充浓度下,一维纤维状颗粒填充复合材料的介电常数最大,二维圆片状颗粒填充复合材料介电常数最小,而球型颗粒填充复合材料介于二者之间。本文对理解复合材料储能特性的微观机制具有重要的意义。      

聚酰亚胺复合储能电介质材料研究进展

具有高击穿、低损耗、高柔性、低成本等优点的介电高分子材料在薄膜电容器产业中发挥着重要作用.然而,偏低的储能密度以及较差的热稳定性限制了其在高温工作环境中的应用.本文着重介绍了以聚酰亚胺为基体的介质储能材料及提高储能特性的研究方法,包括具有高介电常数、高绝缘特性的无机填料,多功能复合填料的结构和形貌对复合薄膜性能的影响以及界面微区特性的研究,并探讨了高温介质储能复合材料界面设计的未来研究方向.     

MWCNTs改善WS2/三元乙丙橡胶复合材料的非线性电导特性与热导性能

通过在一定量的纳米WS₂中添加极少量的多壁碳纳米管（MWCNTs）,形成MWCNTs-WS₂复配填料,采用双辊开炼机将三元乙丙橡胶（EPDM）与不同配比的复配填料混合制备了不同MWCNTs含量的MWCNTs-WS₂/EPDM复合材料。并研究了极少量的MWCNTs添加对MWCNTs-WS₂/EPDM复合材料非线性电导性能、直流击穿性能和导热性能的影响。结果表明,极少量的MWCNTs对MWCNTs-WS₂/EPDM复合材料在25℃时的非线性电导特性起到明显的增强作用,且随着MWCNTs含量的增加,复合材料非线性电导特征有明显的规律性变化;由于MWCNTs自身的高电导率和电导正温度系数效应,MWCNTs-WS₂/EPDM复合材料电导率随电场强度的变化趋势在80℃时不再表现非线性特征。另外,极少量的MWCNTs对MWCNTs-WS₂/EPDM复合材料的热导率有明显地改善。      

全有机聚酰亚胺复合电介质薄膜储能特性的研究进展

聚酰亚胺（PI）因其优异的性能在新型高温储能电介质材料领域得到广泛关注。与无机/PI复合电介质材料相比，全有机PI复合电介质材料可以在获得高介电常数和高储能密度的同时保持优异的力学性能。本文首先讨论了影响聚合物电介质材料储能特性的关键参数，包括介电常数、介质损耗、击穿场强、储能密度、充放电效率和耐热性，然后分别从物理共混和化学共混两个角度分类介绍了影响全有机PI复合电介质材料储能特性的关键因素及发展动态，最后，对如何有效提升全有机PI复合电介质材料的高温储能特性问题进行了总结，并对其未来发展方向进行了展望。     

聚酰亚胺复合储能电介质材料研究进展

具有高击穿、低损耗、高柔性、低成本等优点的介电高分子材料在薄膜电容器产业中发挥着重要作用.然而,偏低的储能密度以及较差的热稳定性限制了其在高温工作环境中的应用.本文着重介绍了以聚酰亚胺为基体的介质储能材料及提高储能特性的研究方法,包括具有高介电常数、高绝缘特性的无机填料,多功能复合填料的结构和形貌对复合薄膜性能的影响以及界面微区特性的研究,并探讨了高温介质储能复合材料界面设计的未来研究方向.     

聚酰亚胺复合储能电介质材料研究进展

具有高击穿、低损耗、高柔性、低成本等优点的介电高分子材料在薄膜电容器产业中发挥着重要作用.然而,偏低的储能密度以及较差的热稳定性限制了其在高温工作环境中的应用.本文着重介绍了以聚酰亚胺为基体的介质储能材料及提高储能特性的研究方法,包括具有高介电常数、高绝缘特性的无机填料,多功能复合填料的结构和形貌对复合薄膜性能的影响以及界面微区特性的研究,并探讨了高温介质储能复合材料界面设计的未来研究方向.     

改性聚丙烯薄膜电容器制备工艺和性能研究

本研究采用一种可批量化生产的表面改性高介电聚丙烯薄膜制备了一种新型电容器,并对电容器的功率密度、储能特性、容量保持率和大电流下的循环寿命进行了研究。结果表明：采用改性聚丙烯薄膜制作的新型电容器最高储能密度高达3.2 J/cm3,且具有优异的综合性能。     

氮化硼改性聚合物基高导热复合材料研究进展

电气、电子装备中器件的微型化、高功率化发展使得散热成为关键，以氮化硼(boron nitride,BN)为填料制备的导热复合材料是改善这一问题的有效方式。为此在阐述BN结构特点的基础上，从单一填料处理包括BN的剥离以及BN表面改性、复合填料协同作用、导热网络的构建这3个角度出发，分析了提升BN改性聚合物材料导热性能的途径。最后，对当前BN改性聚合物导热复合材料研究存在的问题进行总结，并对导热复合材料未来发展方向做出展望，以期望实现有限空间内的高效散热。