基于铌酸银微纳颗粒的介电复合材料的储能性能

摘要

分别采用固相法和溶胶-退火法合成了AgNbO3颗粒(分别定义为AgNO3-1和AgNO3-2),使用多巴胺对该颗粒进行表面修饰后,再以此为填充物,与P(VDF-HFP)聚合物基体复合,制备不同AgNbO3填料比的(Dop@AgNbO3)-P(VDF-HFP)复合材料.采用X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪、阻抗分析仪和铁电工作站等表征了AgNbO3颗粒及其复合物的物相、微观结构,探究填料合成工艺及含量对复合材料介电及储能性能的影响规律.结果表明:同一种填料合成工艺下制备的(Dop@AgNbO3)-P(VDF-HFP)复合物,随着填料比增加,能量密度呈现先增加后减小的趋势,在填料比6％(体积分数)时获得最高储能密度.此外,在相同的填料比下,基于溶胶-退火法合成的AgNbO3颗粒由于粒径较小,粒度分布较窄,比表面积较大,使得(Dop@AgNbO3-2)-P(VDF-HFP)复合物的整体介电和储能性能优于(Dop@AgNbO3-1)-P(VDF-HFP)复合材料.例如,6％(Dop@AgNbO3-2)-P(VDF-HFP)复合材料在1 kHz时的介电常数为17.6,介电损耗小于0.05;在电场80 kV/mm下的有效能量密度和效率分别为0.46 J/cm3和71.35％.