聚偏氟乙烯纳米纤维基介电薄膜论文发表于Macromolecules期刊

聚偏氟乙烯纳米纤维基介电薄膜论文发表于Macromolecules期刊

如何兼顾线性和非线性电介质材料的介电性能优势，平衡储能和介电损耗，制备一种高储能、低损耗的高分子薄膜电介质材料已成为薄膜电容器领域的研究热点和难点。在这项工作中，通过热拉伸和高温固相拉伸的多级拉伸技术，首次在聚乙烯(PE)基体中原位生成了大量平行排列的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维。PVDF纳米纤维与基体间的大面积界面，可以有效地诱导界面极化，使PE复合薄膜具有4.50的高介电常数。更有趣的是，PVDF纳米纤维的纳米限制效应极大地抑制了自由电子和杂质离子的迁移，将复合薄膜的击穿强度提高到624 MV/m。结果表明，制备的PE/PVDF复合薄膜的放电能量密度高达6.4 J/cm3，高于目前的线性电介质聚合物。在线性聚合物电介质中原位生成非线性电介质纳米纤维的巧妙结构设计，增强了储能材料中的有利极化，且削弱了不利极化，从而实现全有机聚合物电介质复合薄膜的高能量密度和低能量损耗。

Chun-Yan Liu, De-Long Li, Zhi-Hao Wang, Yue Li, Sheng-Yang Zhou, Ling-Xu, Gan-Ji Zhong, Hua-Dong Huang*, Zhong-Ming Li*. Massively parallel aligned polyvinylidene fluoride nanofibrils in all-organic dielectric polymer composite films for electric energy storage. Macromolecules, 2023. DOI: 10.1021/acs.macromol.2c02563.