【摘 要】
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近年来,由于聚合物基电介质具有良好加工性、柔韧性和出色的电气性能而受到关注,特别地,耐高温聚合物电介质材料成为科技与工业界开发的热点。目前铁电聚合物聚偏氟乙烯（PVDF）因具有相对高的介电常数（εr）受到广泛的关注,然而其难以承受在高温环境中使用。基于此,本文设计采用具有耐高温及高击穿强度的工程塑料PPO作支撑体制备PVDF/PPO复合薄膜克服PVDF高温环境使用受限的问题,系统地探讨了 PPO基
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近年来,由于聚合物基电介质具有良好加工性、柔韧性和出色的电气性能而受到关注,特别地,耐高温聚合物电介质材料成为科技与工业界开发的热点。目前铁电聚合物聚偏氟乙烯（PVDF）因具有相对高的介电常数（εr）受到广泛的关注,然而其难以承受在高温环境中使用。基于此,本文设计采用具有耐高温及高击穿强度的工程塑料PPO作支撑体制备PVDF/PPO复合薄膜克服PVDF高温环境使用受限的问题,系统地探讨了 PPO基支撑体与PVDF间相容性、PVDF体积分数等对复合膜介电性质的影响。主要研究内容如下。选择聚合物PVDF与聚合物PPO采用溶液浇铸的方法制备双层复合薄膜,系统地研究了PVDF/PPO复合薄膜中PVDF的体积分数对复合薄膜的介电性能影响。研究结果显示随着PVDF体积分数的降低,PVDF/PPO复合薄膜的剩余极化明显降低,PVDF/PPO复合薄膜的击穿强度、储能密度与充放电效率均得到了有效改善。其中PVDF体积分数为10%的PVDF/PPO的复合薄膜在150℃的储能密度可以达到3.36J/cm3,充放电效率高达87%,其储能密度比纯PPO薄膜在150℃下的储能密度高27.8%,充放电效率也高于纯的PPO薄膜。其次,针对PVDF/PPO聚合物复合薄膜界面相容性差的问题,选择线性聚合物聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）来改善其界面相容性。对比了 PMMA堆积在PVDF与PPO的层间和将PMMA共混与PVDF这两种方式对PVDF和PPO复合薄膜界面相容性的影响,系统地研究了PVDF/PMMA/PPO复合薄膜和（PVDF＆PMMA）/PPO复合薄膜结构及电性能。研究发现,PMMA两种存在方式都可以提高聚合物复合薄膜的层间粘结力。PVDF体积分数为10%的PVDF/PMMA/PPO复合薄膜在150℃的储能密度可以达到3.29 J/cm3,充放电效率高达84%。（PVDF＆PMMA）体积分数为10%的（PVDF＆PMMA）/PPO复合薄膜在150℃的储能密度可以达到4.25 J/cm3,充放电效率高达72%。结果表明（PVDF＆PMMA）/PPO具有更优异的储能性能,其储能密度比纯PPO薄膜在150℃下的储能密度提了 61.6%,充放电效率也高于纯的PPO薄膜。在前两章的研究基础上,为了进一步提升复合薄膜在高温环境下的储能性能,设计了具有夹层结构的复合薄膜。其中,（PVDF＆PMMA）薄膜作为中间层,聚合物PPO作为复合薄膜的外层,系统地研究了不同体积分数的夹层结构的复合薄膜的微观结构与电性能。研究结果表明,体积比为4.5-1-4.5的夹层结构的复合薄膜具有优异的储能性能,在150℃下高温的储能密度约为4.8 J/cm3,同时具有78%的充放电效率。其储能密度比纯PPO薄膜在150℃下的储能密度提高了73.8%,充放电效率也高于纯的PPO薄膜。
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