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Application d’un agent de couplage pour améliorer les propriétés diélectriques des nanocomposites à base de polymères
Chapters
Summary September 19th, 2020
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Ici, nous démontrons un processus simple et peu coûteux de coulée de solutions pour améliorer la compatibilité entre le remplissage et la matrice des nanocomposites à base de polymères à l’aide de charges BaTio3 modifiées en surface, ce qui peut améliorer efficacement la densité énergétique des composites.
Transcript
Il a été prouvé que l’utilisation de l’agent de couplage commercial pouvait modifier la surface des nanofillers en céramique, par conséquent, une bonne wettabilité sur l’interface céramique-polymère a été réalisée, et les performances améliorées de stockage d’énergie ont été obtenues par une quantité appropriée d’agent couplage. La méthode développée par ce travail pourrait être utilisée dans la préparation de composites flexibles, ce qui est hautement souhaitable pour la production de condensateurs de films haute performance. Préparer la solution de KH550 avec 95 pour cent de solvant d’eau d’éthanol de poids par 15 minutes ultra-sonication.
Traitez les nanoparticules BT dans les solutions KH550 par 30 minutes d’ultra-sonication. Dans ce processus, mesurez les poids des remplisseurs de nanoparticules KH550 et BT recouverts d’un, deux, trois, quatre et cinq pour cent de poids de l’agent de couplage dans la solution diluée KH550 avec un volume de cinq millilitres. Évaporer le solvant eau-éthanol de la matrice à 80 degrés C pendant cinq heures, puis à 120 degrés C pendant 12 heures dans un four à vide.
Utilisez les nanoparticules sèches comme remplisseurs modifiés de surface dans la préparation des nanocomposites BTVC-91. Un, la solution de polymère à base de DMF a été préparée en dissolvant 0,3 grammes de poudres de polymère dans 10 millilitres DMF à température ambiante par un agitation magnétique pendant huit heures. Deuxièmement, les nanoparticules de titane de baryum ont été ajoutées dans la solution, puis suivies de 12 heures d’agitation pour former une suspension homogène et ultrasoniques pendant 30 minutes.
Dans le processus de préparation, le titane de baryum non modifié et le titane de baryum enduit d’agent couplage ont été utilisés. Après cela, la suspension a été coulée sur un substrat de classe préchauffé pour faire des films. Trois millilitres de la suspension ont été déposés sur chacun du substrat en verre.
Cinquièmement, le substrat en verre avec des suspensions a ensuite été conservé au four à 70 degrés pendant huit heures pour évaporer le solvant. Six, enfin, les films tels que coulés ont été libérés du substrat de verre et ont obtenu des films indépendants ont été annelés à 160 degrés C dans l’air pendant 12 heures. Les films nanocomposite auto-permanents ont été fabriqués avec succès selon le protocole.
Il a été confirmé par la SEM que les nanoparticules céramiques traitées avec une quantité appropriée d’agent couplage qui pourrait être uniformément répartie dans les nanocomposites pendant la coulée; tandis que la quantité excessive d’agent couplage peut provoquer des interactions entre les nanoparticules céramiques et conduire à l’agrégation des charges. Pour les nanocomposites à faible teneur en remplissage, la constante diélectrique des composites était fondamentalement inchangée avec une petite quantité d’agent couplage est utilisé et diminue légèrement avec la quantité future croissante d’agent couplage. Pour les nanocomposites à forte teneur en remplissage, la constante diélectrique des composites augmente négativement avec une petite quantité d’agent de couplage et diminue fortement avec la quantité future croissante d’agent de couplage.
En termes de perte diélectrique, les nanocomposites avec l’agent de couplage ont une perte diélectrique plus élevée que les nanocomposites sans agent de couplage. Les forces maximales de décomposition ont été obtenues quand deux pour cent de poids de l’agent de couplage ont été utilisés. Une plus faible force de décomposition a été trouvée à partir des nanocomposites avec une plus grande quantité d’agent de couplage.
En raison des forces de décomposition améliorées et de notre efficacité relativement élevée de décharge de charge, la densité énergétique maximale des nanocomposites avec une petite quantité d’agent de couplage ont été améliorées. Dans ce travail, le titane de baryum, le matériau ferroélectrique le plus largement étudié avec la constante diélectrique élevée ont été utilisés comme charges. Le copolymère PVDF-CTFE a été utilisé comme matrice polymère pour la préparation de composites en polymère céramique.
Pour modifier la surface des nanofillers en titane de baryum, les KH550 disponibles dans le commerce ont été achetés et utilisés comme agent de couplage. Ils quantité critique du système nanocomposite a été déterminée par la série d’expériences. Une méthode facile, peu coûteux et largement applicative pour améliorer la densité énergétique du système composite de taille nanométrique a été démontrée.
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