【摘 要】
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作为电力、电子信息系统中最重要的电子元器件之一,薄膜电容器被广泛应用于电路,实现隔直通交、耦合、旁路、滤波、能量转换等功能。与电池、电化学电容器等相比,薄膜电容器电场强度高、放电速度快、功率密度高,尤其适用于需要在短时间内释放大量电能的放电电容器,如逆变器、电动汽车等。薄膜电容器能够存储释放能量的核心是其电介质材料。研究发现无机陶瓷和聚合物的复合可以使得电介质复合材料极化能力提高,从而提高其介电储
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作为电力、电子信息系统中最重要的电子元器件之一,薄膜电容器被广泛应用于电路,实现隔直通交、耦合、旁路、滤波、能量转换等功能。与电池、电化学电容器等相比,薄膜电容器电场强度高、放电速度快、功率密度高,尤其适用于需要在短时间内释放大量电能的放电电容器,如逆变器、电动汽车等。薄膜电容器能够存储释放能量的核心是其电介质材料。研究发现无机陶瓷和聚合物的复合可以使得电介质复合材料极化能力提高,从而提高其介电储能性能。本文通过制备无铅反铁电体/聚合物复合材料,研究了无铅反铁电体在不同聚合物、不同结构设计中的添加对复合材料介电储能性能的影响。主要研究内容和结果如下:（1）研究了不同相结构（1-x）Bi0.5Na0.5Ti O3-x Ba(Mg1/3Nb2/3)O3（BNT-x BMN）陶瓷粒子的添加对复合材料介电储能性能的影响。研究发现复合材料的剩余极化在BMN组分为0.08比BMN组分在0.04和0.052时低,且储能密度在500 MV/m达到12.11 J/cm3,储能效率达到64.32%。（2）研究了无铅反铁电(Na0.5Bi0.5)Ti O3-0.04(Sr0.7Bi0.2)Ti O3（NBT-SBT）不同添加量对复合材料的介电储能性能的影响。研究发现4 wt.%NBT-SBT/PVDF复合材料在最大场强（500 MV/m）下获得最大储能密度15.3 J/cm3,且在105次循环测试中展现了较好的抗疲劳特性。（3）研究了NBT-SBT/ABS复合材料在常温、高温下的介电储能性能。常温下4 wt.%NBT-SBT/ABS复合材料击穿场强高达550 MV/m,获得最大储能密度13.9 J/cm3;在120 ℃下,4 wt.%NBT-SBT/ABS达到了11.19 J/cm3。（4）分别在常温和120 ℃高温下研究了不同质量分数氮化硼BNNS/ABS复合材料的介电储能性能。研究表明具有宽禁带绝缘片层的BNNS有效提高了复合材料击穿场强。常温下4 wt.%BNNS/ABS材料击穿场强达625 MV/m,比ABS（500 MV/m）提升了25%;高温120 ℃下,击穿场强仍能达600 MV/m。在此基础上,通过热压法制备两种“三明治”结构复合材料。一为NBT-SBT/ABS作外层,BNNS/ABS为中间层（此文中定义为SBS型）,二为BNNS/ABS作外层,中间层为NBT-SBT/ABS（此文中定义为BSB型）。SBS型的击穿强度高达650 MV/m,获得超高储能密度18.29 J/cm3,在120 ℃下,介电储能性能稳定,储能密度为15.01 J/cm3,且两种叠层材料在106次循环测试中,表现了优异的抗疲劳特性。
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