耐高温电储能介电材料的制备与性能研究

目录文献综述二技术路线三研究背景一实验进展四进度安排五一、研究背景新能源新材料风能发电太阳能发电电子电机混合动力汽车1、储能器件发展概况电池电容器2、电容器储能介电材料传统陶瓷击穿强度低；储能密度低；密度大、脆性大；加工温度高等聚合物轻质、柔韧；储能密度高；击穿轻度高；易于大规模制造；化学结构调节性能1、交变电场中的介电性质介电性能ε’、tanδ极化、松弛现象3、聚合物电介质与电性能4、表面的静电摩擦现象等本体电导性能σ、Eb电导、击穿现象2、弱电场中的电导性质或绝缘性3、强电场中的电击穿（电子极化、原子极化）变形极化或诱导极化取向极化+++++-----+++++-----++++----+-++++++++--------+-+-+-+-界面极化由于界面两边的组分具有不同的极性或电导率，在电场作用下将引起电荷在两相界面处聚集，从而产生极化。4、电介质的极化介电损耗温度温度击穿强度5、聚合物介电性能温度依赖性介电常数玻璃化温度（Tg）较低最大工作温度不超过200℃寻找耐高温的宽频储能材料6、普通聚合物介电材料二、文献综述1965年Pohl、Rosen和Hartman制备了多省醌自由基（PARQ）聚合物，介电常数240000TheodoreGoodson,TheJournalofPhysicalChemistry

B,2006,110:14667-14672.热分解温度>380℃介电常数k>48介电损耗tanδ<0.011、共轭聚合物的介电性能研究宽频（102～106Hz）～240℃保持稳定QingWang,etal,AppliedMaterialsandInterfaces,2010,2(5):1286-1289.聚杂萘联苯醚酮（PPEK）

PBO：防弹衣航天航空体育器材防火服工业器材材料强度(GPa)模量(GPa)韧性(伸长率％)PPTA(Kevlar49)3.31322.5PPTA(Kevlar149)2.71791.5PBZT3.13201.1PBO3.63701.9ABPBO3.11402.92、PBO聚合物聚亚苯基苯并二噁唑

刚棒状高分子材料介电常数(103Hz)介电损耗(106Hz)击穿强度/(kV·mm-1)电阻率/(Ω·cm)吸水率/(%)热膨胀系数/(℃-1)Tg/(℃)PBO2.7-2.9~0.01>2001016~1018<0.5-6×10-6>300

调节介电常数和介电损耗，击穿强度1、PBO的结构改性（调节主链共轭程度、

主链引入功能基团）2、引入石墨烯等纳米导电填料复合介电材料聚合物导电填料（金属、炭黑、碳纳米管）Vol%σ渗流阈值介电薄层金属颗粒微观微电容宏观高介电3、石墨烯结构与特性电子的运动速度达到光速的1/300石墨烯的拉伸模量(1.01TPa)和极限强度(116GPa)与单壁碳纳米管(SWCNT)相当单层的石墨烯为肉眼所见的透明材料，透光率可达97.7%石墨烯还兼具有质轻、比表面积大(2600m2/g)等特点微机械剥离法

化学气相沉积法（Ni）真空外延生长法（SiC）化学氧化还原法4、石墨烯制备方法氧化石墨能够稳定分散在中性或碱性条件的水及极性溶剂（如DMF、NMP）中，而在酸性介质中已沉淀的形式存在。增加石墨烯在各种不同溶剂（特别是酸性介质）中的分散性亟待解决。

芘丁酸琥珀酰亚胺酯能够通过π–π共轭吸附在石墨烯表面。共轭高分子磺化聚苯胺功能化的石墨烯能够溶于水，有很好的空气稳定性和电化学活性。Y.X.Xu,H.Bai,etal,J.Am.Chem.Soc.,2008,130,5856H.Bai,etal,Chem.Commun.,2009,1667.5、石墨烯非共价键功能化

基于环氧基团的反应

HuafengYangetal.ChemCommun.2009(26):3880-3882HuafengYang,etal.JMaterChem.2009,

19:4632-46386、石墨烯共价键功能化氧化石墨羧基的衍生反应

基于羧基的反应6、石墨烯共价键功能化三、技术路线Graphene电学性能好力学性能优PBO高强，高模，耐高温，环境稳定性PBO石墨烯复合材料耐高温性能导热率热分解温度介电性能介电常数介电损耗击穿电压1、PBO聚合的制备其他聚合物的合成2、石墨烯的制备及改性石墨烯酰氯化2、石墨烯的制备及改性

石墨烯接枝聚合物GO-PAOH紫外吸收光谱3、溶液共混法制备复合材料GO-PAOH/MSAPBO/MSA混合、制膜、洗涤GO-PAOH/PBO热处理GNs/PBO4、原位聚合法制备复合材料四、实验进展√PBO基体的制备及相关表征√石墨烯的制备与聚合物改性¤

改性石墨烯的表征¤溶液共混法制备复合材料¤复合材料的表征⊕原位聚合法制备复合材料⊕复合材料的表征1、设想PBO低介电常数的原因1、高共轭链段的刚棒结构影响了分子链的柔顺性，影响了偶极的取向；2、偶极在主链上，不易取向；1、提高主链的柔顺性2、提高偶极的取向能力1、主链只含有C-C键，提高链段活动能力2、偶极只在侧链上，提高偶极的取向能力制备侧链含苯并噁唑基团的柔性聚合物2、支链含噁唑基团聚合物及石墨烯复合材料的制备300℃线路1线路22、支链