线性电介质和铁电聚合物增强了全有机夹层结构电介质的性能( Enhanced performance of all-organic sandwich structured dielectrics with linear dielectric and ferroelectric polymers )

C Wang G He S Chen D Zhai H Luo D Zhang

电介质高分子材料在电子电气工业中日益受到重视，但由于其能量密度低，限制了高分子电容器的小型化和智能化应用。近年来，三明治结构薄膜的构建为提高介电聚合物的储能性能提供了一条很好的途径。本研究提出并成功地通过简单的逐层溶液浇铸法制备了由线性介电和铁电聚合物组成的全有机三明治结构介电聚合物薄膜。理论上,聚偏氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯（PVTC）铁电薄膜具有较高的介电常数,可以提高薄膜的介电位移；聚醚酰亚胺（PEI）薄膜具有较高的玻璃化转变温度,可以提高薄膜的工作温度；其线性特性可以提高薄膜的击穿强度（Eb）,降低损耗。为此,我们制备了一系列正三明治结构薄膜（中心为PVTC层,外为PEI层）、反三明治结构薄膜和单层共混薄膜进行优化和比较。研究了线性/铁电体体积比和聚合物薄膜结构对储能性能的影响。实验结果表明,在优化的低PVTC含量比条件下,制备的全有机正三明治结构薄膜的最大Eb为530 kV mm1,最大放电能量密度为8.0 J cm3,是纯PEI薄膜的2倍多。此外，效率可达81%。更重要的是，它在25～100°C范围内具有优异的介电和储能性能。本工作为制备具有高储能性能的全有机三明治结构薄膜提供了理论分析和实验指导，促进了柔性聚合物高温介质电容器的发展和应用。

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