【無機-有機複合材料】畫龍點睛——無機物點亮聚合物的電學性能

2021-03-01 英文刊Materiomics

    

High discharged energy density of polymer nanocomposites induced by Nd-doped BaTiO3 nanoparticles

通過Nd摻雜鈦酸鋇BaTiO3納米顆粒誘導的高放電能量密度的聚合物納米複合物

 Authors: Jing Wang*, Juntao Hu, Lu Yang, Kongjun Zhu, Bao-Wen Li**, Qiaomei Sun, Yanxin Li and Jinhao Qiu

Volume 4, Issue 1, Pages 44-50

A flexible polymer nanocomposite has been developed via introducing Nd-doped BaTiO3 nanoparticles into the poly(vinylidene fluoride). 

通過把Nd摻雜BaTiO3納米顆粒引入到聚亞乙烯中,我們製備了柔性的聚合物納米複合物。

This nanocomposite delivers a discharged energy density up to 12.5 J/cm3 under an electric field of 420 kV/mm with only a small loading of 1 vol.% Nd-BaTiO3. 

僅僅添加1%體積分數的Nd-BaTiO3,該納米複合物就能在420kV/mm的電場下達到12.5 J/cm3的放電能量密度。

High discharged energy density, mechanical flexibility, light weight, ease fabrication and low cost makes it attractive for advanced microelectronics and electrical power systems.

得益於高放電能量密度、機械柔性、質量輕、合成容易及低成本等優點,該納米複合物具有在先進微電子和電力能源系統的應用潛力。

 Our results demonstrate that ceramics with giant dielectric permittivity as viable fillers for polymer nanocomposite dielectrics with higher energy density.

該成果說明高介電常數陶瓷作為高能量密度聚合物納米複合電介質的填充材料具有可行性。

文中部分圖片:

BaTiO3和Nd摻雜BaTiO3納米顆粒微觀形貌和物相分析

Fig. 1. FE-SEM images of (a) BT and (b) NBT particles with the insets showing the particle size distribution; (c) TEM image of NBT with dopamine; (d) XRD patterns of BT, NBT and D-NBT.

聚合物複合材料的介電性能

Fig. 4. (a) Dielectric constant versus frequency of PVDF/D-NBT and PVDF/D-BT composites; (b) Comparison of dielectric constant and dielectric loss of PVDF/D-NBT and PVDF/D-BT composites at 1 kHz.

擊穿強度和極化性能

Fig. 5. (a) Weibull distribution and (b) unipolar D-E loops of PVDF/D-NBT and PVDF/D-BT composites with different volumes of loadings; (c) Comparison of breakdown strength and Dmax-Dr of PVDF/D-NBT and PVDF/D-BT composites.

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High-damping and conducting epoxy nanocomposite using both zinc oxide particles and carbonnanofibers

採用氧化鋅顆粒和碳納米纖維的高阻尼高導電環氧樹脂納米複合材料

 Authors: Jae-Soon Jang, Gyo Woo Lee*, Hyung-ick Kim, Sung Yong Hong, Lijie Ci, Jae-Do Nam and Jonghwan Suhr**

Volume 4, Issue 3, Pages 187-193

In this study, high-damping and conducting epoxy nanocomposites were developed with carbon nanofibers as conducting materials, and zinc oxide particles as piezoelectric materials. 

本研究以碳納米纖維作為導電材料,氧化鋅顆粒作為壓電材料,開發出具有高阻尼和高導電性的環氧樹脂納米複合材料。

The mechanical and electrical properties, electrical impedance, and loss factors were investigated by uniaxial tensile tests, voltage measurement, impedance measurement, and 3-point bending tests. 

通過單軸拉伸試驗,電壓測試,阻抗測量和3點彎曲試驗研究了其力學,電學性能,阻抗和阻尼損耗因子。

Two percolation thresholds were found: the percolation threshold of resistivity due to the carbon nanofibers forming conductive networks in the matrix; and the impedance threshold due to the zinc oxide particles acting like electric barriers. 

實驗中發現了兩個滲流閾值:其一為由於碳納米纖維在基體中形成導電通路的電阻閾值;其二為氧化鋅顆粒形成電阻的阻抗閾值。

A poling treatment of the high-damping and conducting epoxy nanocomposite was considered, and we found that poling treatment helped to make the networks more conductive and to generate voltage from ZnO particles. 

通過對高阻尼和高導電環氧樹脂納米複合材料的極化處理,發現極化處理有助於增強導電網絡的導電性並使ZnO粒子產生電壓。

A high-damping and conducting epoxy nanocomposite with 3 wt% CNF and 10 wt% ZnO exhibited higher loss factor than those of others tested.

含有3wt%碳納米纖維和10wt%氧化鋅的高阻尼高導電環氧樹脂納米複合材料在測試中表現出比其他成分更高的阻尼損耗因子。

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今天是元宵節,也是春節的最後一天啦,2019年,JMAT全體編委和工作人員將繼續擼起袖子加油幹,也祝各位老師、同學學業進步、事業有成!

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