近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院汪正平、孫蓉帶領(lǐng)的先進(jìn)材料研究中心團(tuán)隊(duì)成功找到了一種可以大幅度提高復(fù)合材料介電常數(shù)的方法，同時(shí)在介電儲(chǔ)能方面也有突出的性能。相關(guān)研究成果以Construction of a 3D-BaTiO3 network leading to significantly enhanced dielectric permittivity and energy storage density of polymer composites（《鈦酸鋇三維網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建極大地提高了聚合物復(fù)合材料的介電常數(shù)和能量?jī)?chǔ)存密度》）為題發(fā)表于《能源與環(huán)境科學(xué)》（Energy & Environmental Science，2017, DOI: 10.1039/c6ee03190k）。
隨著石化能源的快速消耗，催生了可再生能源的開(kāi)發(fā)利用以及各種儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展。電介質(zhì)儲(chǔ)能技術(shù)具有異？斓哪芰哭D(zhuǎn)換速率，工作時(shí)間長(zhǎng)以及環(huán)境友好等特點(diǎn)，已經(jīng)在現(xiàn)代電子電力工業(yè)如可穿戴電子、混合動(dòng)力汽車(chē)、武器系統(tǒng)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著電子器件向小型化和高性能化方向的發(fā)展，迫切需要具有高儲(chǔ)能密度的電介質(zhì)材料。
對(duì)于無(wú)機(jī)顆粒分散填充的聚合物基復(fù)合電介質(zhì)材料，即使高介電的填料粒子體積含量高于50 vol%，復(fù)合材料的介電常數(shù)由于受制于聚合物的低介電而難以獲得突破（通常低于50）；诖耍钲谙冗M(jìn)院電子功能材料小組于淑會(huì)、羅遂斌等人通過(guò)對(duì)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和制備方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，在聚合物體系中構(gòu)建三維高介電網(wǎng)絡(luò)，成功解決了聚合物復(fù)合材料介電常數(shù)難以提升的難題，在陶瓷填料含量?jī)H為30vol%時(shí)，介電常數(shù)突破200，同時(shí)儲(chǔ)能密度亦得到大幅提升。
圖1 (a) 3D 鈦酸鋇/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的制備過(guò)程示意圖；(b,c)冷凍干燥后的BT-纖維素/環(huán)氧樹(shù)脂橫截面掃描電鏡照片；(d,e)3D 鈦酸鋇/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料橫截面掃描電鏡照片。
圖2 鈦酸鋇/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的介電性能及微觀原理分析示意圖。
原文鏈接：http://pubs.rsc.org/-/content/articlelanding/2016/ee/c6ee03190k#!divAbstract- 西南林大杜官本教授/楊龍研究員、東北林大陳文帥教授 EEM：基于細(xì)胞壁聚合物修飾工程的超強(qiáng)、阻燃、環(huán)保竹基復(fù)合材料 2025-07-22
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