Anwendung eines Kupplungsmittels zur Verbesserung der dielektrischen Eigenschaften polymerbasierter Nanokompositen

Es wurde nachgewiesen, dass die Verwendung von kommerziellen Kupplungsmitteln die Oberfläche von keramischen Nanofüllern verändern konnte, so dass eine gute Benetzbarkeit auf der Keramik-Polymer-Schnittstelle erreicht wurde und die verbesserten Energiespeicherleistungen durch eine geeignete Menge an Kupplungsmittel erreicht wurden. Das durch diese Arbeit entwickelte Verfahren könnte bei der Herstellung flexibler Verbundwerkstoffe eingesetzt werden, was für die Herstellung von Hochleistungsfilmkondensatoren sehr wünschenswert ist. Bereiten Sie die Lösung von KH550 mit 95 Gewichtsprozent Ethanol Wasser Lösungsmittel durch 15 Minuten Ultraschall.

Behandeln Sie die BT-Nanopartikel in KH550-Lösungen durch 30 Minuten Ultraschall. Messen Sie dabei die Gewichte von KH550- und BT-Nanopartikelfüllstoffen, die mit einem, zwei, drei, vier und fünf Gewichtsprozent des Kupplungsmittels in der KH550-Verdünnungslösung mit einem Volumen von fünf Milliliterbeschichtet sind. Verdampfen Sie das Wasser-Ethanol-Lösungsmittel aus der Matrix bei 80 Grad C für fünf Stunden und dann 12 Stunden lang auf 120 Grad C im Vakuumofen.

Verwenden Sie die trockenen Nanopartikel als oberflächenmodifizierte Füllstoffe bei der Herstellung von BTVC-91-Nanokompositen. Zum einen wurde die DMF-basierte Polymerlösung durch Auflösen von 0,3 Gramm Polymerpulvern in 10 Milliliter DMF bei Raumtemperatur durch ein magnetisches Rühren für acht Stunden hergestellt. Zweitens wurden die Barium-Titanat-Nanopartikel in die Lösung aufgenommen, gefolgt von 12 Stunden Rühren zu einer homogenen Suspension und 30 Minuten lang ultraschall.

Bei der Herstellung wurden sowohl das unveränderte Bariumtitanat als auch das mit Kupplungsmittel beschichtete Bariumtitanat verwendet. Danach wurde die Suspension auf ein vorgewärmtes Klassensubstrat gegossen, um Filme zu machen. Drei Milliliter der Suspension wurden auf jedes Glassubstrat abgeworfen.

Fünftens wurde das Glassubstrat mit Suspensionen dann acht Stunden lang bei 70 Grad im Ofen aufbewahrt, um das Lösungsmittel zu verdampfen. Sechs schließlich wurden die Cast-Filme aus dem Glassubstrat freigesetzt und freistehende Filme 12 Stunden lang bei 160 Grad In der Luft geglüht. Die freistehenden Nanokompositfolien wurden nach dem Protokoll erfolgreich hergestellt.

Aus dem SEM wurde bestätigt, dass die mit einer geeigneten Menge an Kopplungsmittel behandelten keramischen Nanopartikel, die während des Gießens gleichmäßig in den Nanokompositen verteilt werden konnten; während die übermäßige Menge an Kopplungsmittel Wechselwirkungen zwischen keramischen Nanopartikeln verursachen und zur Aggregation von Füllstoffen führen kann. Bei den Nanokompositen mit geringem Füllstoffgehalt blieb die Dielektrizitätskonstante der Verbundwerkstoffe bei einer geringen Menge an Kupplungsmittel grundsätzlich unverändert und nimmt mit der künftig steigenden Kupplungsmittelmenge leicht ab. Bei den Nanokompositen mit hohem Füllstoffgehalt nimmt die Dielektrizitätskonstante der Verbundwerkstoffe mit einer geringen Menge an Kupplungsmittel negativ zu und nimmt mit der künftig steigenden Kupplungsmittelmenge stark ab.

In Bezug auf den Dielektrizitätsverlust weisen die Nanokompositen mit Kupplungsmittel einen höheren Dielektrizitätsverlust auf als die Nanokompositen ohne Kopplungsmittel. Die maximalen Abbaustärken wurden ermittelt, wenn zwei Gewichtsprozent des Kupplungsmittels verwendet wurden. Bei den Nanokompositen mit einer höheren Menge an Kupplungsmittel wurde eine geringere Abbaufestigkeit festgestellt.

Durch die verbesserten Abbaustärken und unsere relativ hohe Ladungsentladungseffizienz wurde die maximale Energiedichte der Nanokompositen mit einer geringen Menge an Kupplungsmittel verbessert. In dieser Arbeit wurden Bariumtitanat, das am weitesten untersuchte ferroelektrische Material mit hoher Dielektrizitätskonstante, als Füllstoffe verwendet. Das PVDF-CTFE-Copolymer wurde als Polymermatrix zur Herstellung von keramischen Polymerverbundwerkstoffen eingesetzt.

Um die Oberfläche von Barium-Titanat-Nanofillern zu verändern, wurden die handelsüblichen KH550 gekauft und als Kupplungsmittel verwendet. Sie kritischen Menge des Nanokomposit-Systems wurde durch die Reihe von Experimenten bestimmt. Es wurde eine einfache, kostengünstige und weithin anwendbare Methode zur Verbesserung der Energiedichte von nanogroßem Verbundsystem demonstriert.