Applicazione di un agente di accoppiamento per migliorare le proprietà dielettriche dei nanocompositi basati su polimeri

È stato dimostrato che l'uso di un agente di accoppiamento commerciale poteva modificare la superficie dei nanocappi ceramici, quindi è stata raggiunta una buona wettability sull'interfaccia ceramica-polimero, e le migliori prestazioni di accumulo di energia sono state ottenute da un'adeguata quantità di agente di accoppiamento. Il metodo messo a punto da questo lavoro potrebbe essere utilizzato nella preparazione di compositi flessibili, che è altamente desiderabile per la produzione di condensatori a film ad alte prestazioni. Preparare la soluzione di KH550 con 95 peso percentuale di solvente ad acqua di etanolo di 15 minuti di ultra-sonicazione.

Trattare le nanoparticelle BT nelle soluzioni KH550 di 30 minuti di ultra-sonicazione. In questo processo, misurare i pesi dei riempitivi di nanoparticelle KH550 e BT rivestiti con uno, due, tre, quattro e cinque punti percentuali di peso dell'agente di accoppiamento nella soluzione diluita KH550 con un volume di cinque millilitri. Evaporare il solvente acqua-etanolo dalla matrice a 80 gradi C per cinque ore, quindi a 120 gradi C per 12 ore in un forno a vuoto.

Utilizzare le nanoparticelle secche come riempitivi modificati in superficie nella preparazione dei nanocompositi BTVC-91. In primo luogo, la soluzione polimerica a base di DMF è stata preparata sciogliendo 0,3 grammi di polveri polimeriche in DMF da 10 millilitri a temperatura ambiente mediante agitazione magnetica per otto ore. Due, le nanoparticelle di titanato di bario sono state aggiunte nella soluzione, quindi seguite con 12 ore di agitazione per formare sospensioni omogenee e ultrasoniche per 30 minuti.

Nel processo di preparazione sono stati utilizzati sia il titanato di bario non modificato che il titanato di bario rivestito con agente di accoppiamento. Successivamente, la sospensione è stata lanciata su un substrato di classe preriscaldato per fare film. Tre millilitri della sospensione sono stati lasciati cadere su ciascuno dei substrati di vetro.

Cinque, il substrato di vetro con sospensioni è stato quindi tenuto in forno a 70 gradi per otto ore per evaporare il solvente. Sei, infine, i film as-cast sono stati rilasciati dal substrato di vetro e hanno ottenuto film indipendenti sono stati ricotti a 160 gradi C in aria per 12 ore. I film nanocompositi indipendenti sono stati fabbricati con successo secondo il protocollo.

È stato confermato dal SEM che le nanoparticelle ceramiche trattate con una quantità adeguata di agente di accoppiamento che potrebbe essere distribuito uniformemente nei nanocompositi durante la fusione;mentre l'eccessiva quantità di agente di accoppiamento può causare interazioni tra nanoparticelle ceramiche e portare all'aggregazione di riempitivi. Per i nanocompositi a basso contenuto di riempitivo, la costante dielettrica dei compositi è stata sostanzialmente invariata con una piccola quantità di agente di accoppiamento e diminuisce leggermente con la futura crescente quantità di agente di accoppiamento. Per i nanocompositi ad alto contenuto di riempitivo, la costante dielettrica dei compositi aumenta negativamente con una piccola quantità di agente di accoppiamento e diminuisce bruscamente con la futura quantità crescente di agente di accoppiamento.

In termini di perdita dielettrica, i nanocompositi con agente di accoppiamento hanno una perdita dielettrica più elevata rispetto ai nanocompositi senza agente di accoppiamento. La massima forza di rottura è stata ottenuta quando è stata utilizzata la percentuale di peso dell'agente di accoppiamento. Una minore forza di rottura è stata trovata dai nanocompositi con una maggiore quantità di agente di accoppiamento.

Grazie ai maggiori punti di rottura e alla nostra efficienza di scarica di carica relativamente elevata, la massima densità di energia dei nanocompositi con una piccola quantità di agente di accoppiamento è stata migliorata. In questo lavoro, il titanato di bario, il materiale ferroelettrico più studiato con alta costante dielettrica, sono stati utilizzati come riempitivi. Il copolimero PVDF-CTFE è stato utilizzato come matrice polimerica per la preparazione di compositi polimerici ceramici.

Per modificare la superficie dei nanocappi di titanato di bario, il KH550 disponibile in commercio è stato acquistato e utilizzato come agente di accoppiamento. La quantità critica del sistema nanocomposito è stata determinata dalla serie di esperimenti. È stato dimostrato un metodo facile, a basso costo e ampiamente applicativo per migliorare la densità energetica del sistema composito di dimensioni nanometriche.