如何提高聚偏氟乙烯基复合材料介电性能？

电容器是能量转换和存储的主要设备，如逆变器、除颤器、外科激光、功率调节设备、大功率微波等。但与燃料电池、锂离子电池等传统储能设备相比，其能量密度过低，无法广泛应用于储能设备中。但其固有的高电压电阻和高功率密度的优点使其无法被取代。近年来，许多研究探讨了如何提高电容器能量密度。增加相对介电常数和击穿强度可以有效地提高能量密度。由于击穿强度的平方与能量密度成正比，增加击穿强度比其他参数更能有效地提高能量密度。无机/聚合物复合介质材料面临的主要问题是填料含量高，导致击穿强度和加工性能急剧下降。为了减少陶瓷填料在这些复合材料中的用量，提出了多种方法。其中，改变填料的形貌是一种潜在的可行方法。

近日，四川大学傅强教授团队在改善PVDF基复合材料介电性能提出新的方法，即改善填料的形貌。采用二氧化钛(TiO2)作为填料，由于其最佳介电常数可以缓解由于不匹配而引起的复合材料中的电场浓度介电常数高，易于电纺和煅烧制备。填料在煅烧前通过选择最佳的电纺前驱体浓度，同时得到了两种形貌特征。随着电纺溶液中钛酸四丁酯浓度的增加，填料的最终形态随介质(线性和球形)的变化而变化。对于具有线性和球形的填料，击穿强度为393kV/mm时，其最大能量密度为12.54J/cm3，充放电能量效率约为80%。因此，这对制备高性能介质聚合物复合材料的线形填料具有一定的指导意义。