阻抗渐变低介电BaTiO_3/PVDF复合纤维膜的设计与电纺制备

阻抗渐变材料在医用可穿戴设备中起着重要作用。为了实现不同材料之间的相互匹配特性,低介电阻抗渐变材料的研究尤为重要。利用静电纺丝的方法,设计制备了具有阻抗渐变性的低介电钛酸钡(BaTiO3)/聚偏氟乙烯(PVDF)复合纤维膜。结果表明:BaTiO3纳米粒子可在纤维网络中均匀分布,通过调节其质量分数,能够有效调节BaTiO3/PVDF复合纤维膜的介电常数在1~7的范围内,BaTiO3/PVDF复合纤维膜对不同的电场频率具有不敏感性。BaTiO3/PVDF复合纤维膜还具有良好的力学性能,能够有效满足可穿戴设备的材料需求。     

(Nb,Al)共掺BaTiO_3陶瓷的巨介电及介电弛豫现象（英文）

(Nb,Al)共掺的BaTiO_3陶瓷(BaTi_(0.98)(Nb_(0.5)Al_(0.5))_(0.02)O_3)表现出巨介电现象,介电常数可以达到3×105,介电损耗为0.2。在10~(-1)~10~7 Hz范围内,观察到三种介电弛豫现象,并分别对其进行了分析。低频段(10~(-1)~10 Hz)和中频段(10~3~10~5 Hz)属于非德拜弛豫,分别是由于Maxwell-Wagner电极界面极化和晶界层电容器效应引起的;相反,高频段(10~5~10~7 Hz)属于德拜弛豫,通过阿伦尼乌斯公式的拟合,得到其激活能E=15 meV和频率因子f_0=7×10~6Hz。较小的激活能和频率因子表明其弛豫过程可能来源于复杂缺陷团簇中的电子的局域运动,被称为钉扎电子–缺陷偶极子效应。本研究显示钉扎电子–缺陷偶极子效应可以作为设计新型巨介电钙钛矿材料的依据。     

改性PZT/PVDF体系压电复合材料的介电和压电性能

采用复合材料模压工艺,制备了体积分数不同的改性PZT(含铌的钛锆酸铅)/PVDF(聚偏二氟乙烯)压电复合材料。采用扫描电镜对材料的形貌进行了分析,并利用HP4294A,Z-3A型准静态测试仪等系统地研究了改性PZT体积分数对材料介电、压电性能的影响。结果显示,在改性PZT体积分数为70%时,获得了性能优良的压电复合材料。在压电陶瓷高含量区(>0.5),部分压电陶瓷颗粒相互联接,形成了类似0-3(3-3)型复合连通形式,是复合材料获得优良压电、介电性能的主要原因。     

核壳结构SiCNWs@SiO2/PVDF复合材料的制备与介电储能特性

为了加速新能源电子器件向微型化和集成化的方向发展，提高电子器件内部介电复合材料的性能至为重要，介电复合材料的介电性能和储能性能直接影响电子器件的质量，如何提高介电复合材料的介电性能和储能性能等引起了研究者们的广泛关注。以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体，碳化硅纳米线(SiCNWs)和核壳结构碳化硅纳米线@二氧化硅(SiCNWs@SiO₂)为填料，通过溶液共混相转换法及热压工艺制备出一系列的SiCNWs/PVDF二元复合材料和SiCNWs@SiO₂/PVDF复合材料。探究介电纳米填料的表面修饰对PVDF基复合材料的微观结构、宏观介电性能和储能性能等的影响。实验结果表明，硅烷偶联剂KH550成功改性SiCNWs；通过一步法热氧化工艺成功制备出具有典型核壳结构的SiCNWs@SiO₂纳米线，SiO₂壳层的厚度随着SiCNWs热氧化时间的延长而增大，当SiCNWs热氧化时间为10 h,SiO₂壳层的厚度为6.5 nm；采用相转换法和热压处理成功制备一系列的SiCNWs/PVDF二元复合材料...     

多尺度功能性填料PVDF基纳米复合材料的制备和性能

先以两种直径(50 nm,100 nm)的羟基化钛酸钡(BT)和两种长度(10~20 nm,20~40 nm)的酸化多壁碳纳米管(MWCNTs)为功能填料,进行液相反应制备四种BT/MWCNTs杂化纳米填料(分别记为BT-A/MWCNTs-B,其中A=5,10;B=1,2),再用熔融共混-压板成型技术分别将其与PVDF复合制备出BT-A/MWCNTs-B/PVDF纳米复合材料。使用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、差示扫描量热分析(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、拉伸性能测试和介电性能测试系统研究了多尺度功能性填料BT-A/MWCNTs-B对这种纳米复合材料的组织结构和结晶性能、介电性能和力学性能的影响。结果表明,与BT/PVDF和MWCNTs/PVDF体系相比,BT-A/MWCNTs-B/PVDF纳米复合材料具有更高的结晶度和热性能,BT-10的含量(质量分数,下同)为16%、MWCNTs-2的含量为5%的BT-10/MWCNTs-2/PVDF纳米复合材料其熔融温度可达173.8℃,比纯PVDF(159.6℃)提高了14.2℃,其结晶度可达43.1%。三相BT-A/MWCNTs-B/PVDF纳米复合材料比两相纳米复合材料具有更优异的介电性能,BT-10/MWCNTs-2/PVDF纳米复合材料100Hz下的介电常数为119,为纯PVDF的14倍,其介电损耗只有0.051。BT-10/MWCNTs-2/PVDF纳米复合材料的拉伸强度和弹性模量分别达到57.7 MPa和1226 MPa。     

ZnO-MgO-TiO_2-SnO_2系高频介电陶瓷的制备与介电性能

在ZnO-TiO2-SnO2陶瓷基础上,掺杂MgO得到(1-x)ZnO-xMgO-0.88TiO2-0.12SnO2系新型介电陶瓷。对其相转变、微观组织结构和高频介电性能进行了研究,结果表明,在不加入任何烧结助剂情况下,试样可于1 080℃达到烧结,其相对密度为94.4%;当x=0.05时,陶瓷为纯相尖晶石结构(Zn0.95,Mg0.05)2(Ti0.88,Sn0.12)O4,其介电性能优良,1 MHz时ε=18.88,tanδ=5×10-4,τε=2.89×10-6/℃,可用作高频电容器材料的优秀候选材料。     

应用宽频介电谱研究氢氧化铝/环氧树脂复合材料的α和β松弛行为

聚合物的松弛行为直接影响其使用范围。本文应用宽频介电谱技术研究了中心粒径为2 μm的氢氧化铝（ATH）填料对环氧树脂复合材料α和β松弛过程的影响。宽频介电谱的测试频率范围为0.1 Hz~2 MHz,温度范围为-100~100℃。ATH填料与环氧树脂的质量比为0%、20%、40%、60%、80%和100%。结果表明：填料对复合材料的α松弛过程影响较小,Vogel温度随填料的增加先减小后增大;β松弛的表观活化能随填料的增加先增大后减小,当ATH填料质量比为40%时,β松弛的表观活化能达到最大值。     

电子辐照的P(VDF/TrFE)共聚物的铁电弛豫异常现象

本文研究了聚偏氟乙烯和三氟乙烯的铁电共聚物P(VDF/TrFE)的铁电弛豫现象,并讨论了铁电弛豫异常想象.比较了VDF不同含量的共聚物在辐照前后铁电性能的改变,电子辐照大大改变了聚合物样品的性能,使VDF含量52%和70%的样品出现了明显的铁电弛豫现象,但发现在VDF含量为80%的样品中存在一种铁电弛豫异常现象:铁电居里峰随着频率的升高而向低温端移动.研究样品的二氟乙烯(VDF)的摩尔含量在52%～80%之间.     

Sb2O3掺杂BNT-BZT1陶瓷的介电和铁电性能

采用固相反应法,制备了[0.9(Bi0.5Na0.5)TiO3-0.1Ba(Ti0.95Zr0.05)O3]+xwt%Sb2O3无铅压电陶瓷,研究了Sb2O3掺杂对样品相结构、介电、铁电性能的影响。实验结果表明:所有样品都形成了纯的钙钛矿结构,无第二相生成。材料存在明显的弛豫现象,从而改善了介电高温温度稳定性(在x=0.6wt%组分、1kHz下、150℃~250℃范围内,介电常数保持在4000左右),但结果同时也表明掺杂使铁电稳定性降低。     

不同纳米填料填充聚偏氟乙烯基复合材料的介电松弛行为

以绝缘性BaTiO₃、半导性SiC和具有导电性的纳米石墨片（GNP）为填料,采用溶液法制备了聚偏氟乙烯（PVDF）基复合材料,着重研究了具有不同性质的填料对PVDF基复合材料介电行为的影响。结果表明：随着不同纳米填料用量的增加,PVDF基复合材料的介电常数都有增大的趋势,尤其是添加半导性SiC和导电性GNP对PVDF基复合材料介电性能改善的效果最明显,其影响程度可由ε'-ε"曲线获知;当SiC和GNP含量高于渗流阈值后,其高频松弛峰趋于平直;采用介电模量的形式可以很好地描述材料在频率依赖下的松弛行为,其松弛激活能随着填料用量的增大而降低,表明填料的加入促进了PVDF基复合材料的极化。     

陶瓷型铁电复合物厚片介电系数的电场依赖性

建立起高压介电测试装置和相应的数据处理方法。研究了PZT/P (VDF-T rFE) 和PT/P (VDF- rFE) 0-3型铁电复合物厚片介电系数的电场依赖性。对于陶瓷体积分数U> 0.3 的复合物, 介电系数随测试场强的升高明显增大。在U< 0.1 时, 可用M axw ell-Garnet t 方程拟合试验结果。B ruggeman 方程适合于低电场(< 1MV/m ) 下复合物介电系数的预测。通过L z 的变化, 用Yamada 模型可拟合复合物介电系数随电场变化的关系, 说明L z 是由复合物的组分维数、粒子形状以及粒子间静电相互作用所决定的参数。      

High‐Performance Piezoelectric Nanogenerators with Imprinted P(VDF‐TrFE)/BaTiO3 Nanocomposite Micropillars for Self‐Powered Flexible Sensors

Piezoelectric nanogenerators with large output, high sensitivity, and good flexibility have attracted extensive interest in wearable electronics and personal healthcare. In this paper, the authors propose a high‐performance flexible piezoelectric nanogenerator based on piezoelectrically enhanced nanocomposite micropillar array of polyvinylidene fluoride‐trifluoroethylene (P(VDF‐TrFE))/barium titanate (BaTiO₃) for energy harvesting and highly sensitive self‐powered sensing. By a reliable and scalable nanoimprinting process, the piezoelectrically enhanced vertically aligned P(VDF‐TrFE)/BaTiO₃ nanocomposite micropillar arrays are fabricated. The piezoelectric device exhibits enhanced voltage of 13.2 V and a current density of 0.33 µA cm^?2, which an enhancement by a factor of 7.3 relatives to the pristine P(VDF‐TrFE) bulk film. The mechanisms of high performance are mainly attributed to the enhanced piezoelectricity of the P(VDF‐TrFE)/BaTiO₃ nanocomposite materials and the improved mechanical flexibility of the micropillar array. Under mechanical impact, stable electricity is stably generated from the nanogenerator and used to drive various electronic devices to work continuously, implying its significance in the field of consumer electronic devices. Furthermore, it can be applied as self‐powered flexible sensor work in a noncontact mode for detecting air pressure and wearable sensors for detecting some human vital signs including different modes of breath and heartbeat pulse, which shows its potential applications in flexible electronics and medical sciences.