The present invention relates to a layered dielectric material and its preparation method, including a first fiber non-woven layer and a second fiber non-woven layer, a first fiber non-woven layer being a polyvinylidene fluoride hexafluoropropylene copolymer layer, a second fiber non-woven layer being a polyvinylidene fluoride trifluoroethylene chlorofluoroethylene copolymer layer, a first fiber. The total number of layers of the non-woven fabric and the two fiber non-woven fabric is 2~30 layers. The layered dielectric materials and their preparation methods have high breakdown properties for the vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer layers, while the vinylidene fluoride-trifluoroethylene-chlorofluoroethylene copolymer layers have high polarization properties and high energy storage efficiency, and by adding the vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer layers and the vinylidene fluoride-trifluoroethylene-chloroethylene copolymer layers. Fluoroethylene copolymer layers are stacked with each other to control the internal mesoscopic structure of layered dielectric materials, which is conducive to suppressing the conductivity loss and ferroelectric loss of layered dielectric materials, so that layered dielectric materials have both high energy storage density and high energy storage efficiency.
【技术实现步骤摘要】
层状介电材料及其制备方法
本专利技术涉及介电材料制备
,特别是涉及层状介电材料及其制备方法。
技术介绍
随着现代科技的发展,作为重要的基础电子元件和高功率的储能器件,电容器在消费类电子产品、通信产品、自动化控制、高速铁路、新能源汽车与航空及军事装备上得到广泛的应用。其中,薄膜电容器因其高耐压强度,高功率密度等优势,得到科研人员和市场更多的关注。然而,商用电介质薄膜BOPP(双向拉伸聚丙烯)的介电常数较低(2~3),导致其较低的储能密度(~2J/cm3),限制了其更广泛的应用。比如,轨道电磁炮每次发射需要大约100MJ的能量输入,而提供能量的电容器的体积通常在10立方米左右,过大的体积和重量就极大地限制了其更高效的使用。为了提高介电薄膜的介电常数和储能密度,科研人员将目光转向了具有高极化能力的PVDF基聚合物。2006年,美国宾州州立大学章启明教授在期刊Science提出用P(VDF-CTFE)作为介电储能薄膜,得到高于10的介电常数和高于10J/cm3的储能密度,远高于传统BOPP的储能密度。此后,科研人员采用各种不同的方式去进一步提高PVDF基聚合物的储能密度,例如制备聚合物纳米复合材料,构建具有多层结构的复合材料和制备共混、接枝等聚合物改性材料等。通过十几年的努力,如今PVDF基聚合物材料的储能密度能达到5~15J/cm3,但是其储能效率却只有50~70%,这就意味着大量的能量被耗散。而这些耗散的能量绝大部分转化为无用且有害的热能,由于聚合物材料本征的低热导率,使得热量在聚合物内部累积,导致材料的内部温升和最终的性能恶化。因此,如何在保证高储能密 ...
【技术保护点】
1.一种层状介电材料,其特征在于,包括层叠设置的第一纤维无纺布层和第二纤维无纺布层,所述第一纤维无纺布层为偏氟乙烯‑六氟丙烯共聚物层,所述第二纤维无纺布层为偏氟乙烯‑三氟乙烯‑氯氟乙烯共聚物层,所述第一纤维无纺布层及所述第二纤维无纺布层的总层数为2~30层。
【技术特征摘要】
1.一种层状介电材料,其特征在于,包括层叠设置的第一纤维无纺布层和第二纤维无纺布层,所述第一纤维无纺布层为偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物层,所述第二纤维无纺布层为偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯共聚物层,所述第一纤维无纺布层及所述第二纤维无纺布层的总层数为2~30层。2.根据权利要求1所述的层状介电材料,其特征在于,所述第一纤维无纺布层及所述第二纤维无纺布层的总层数为3层,所述第一纤维无纺布层及所述第二纤维无纺布层交替层叠;或,所述层状介电材料的层叠方式为ABA,其中,B代表所述第一纤维无纺布层及所述第二纤维无纺布层中的其中一个,A代表所述第一纤维无纺布层及所述第二纤维无纺布层中的另一个。3.根据权利要求1所述的层状介电材料,其特征在于,所述第一纤维无纺布层及所述第二纤维无纺布层的总层数为奇数,所述层状介电材料包括中间层及分别设于所述中间层两个侧面的第一交替层组及第二交替层组;所述中间层为第一纤维无纺布层或第二纤维无纺布层,所述第一交替层组包括交替层叠的第一纤维无纺布层和第二纤维无纺布层,所述第二交替层组包括交替层叠的第一纤维无纺布层和第二纤维无纺布层,且所述第一交替层组及所述第二交替层组的层数相同;所述第一交替层组靠近所述中间层的一层与所述中间层的材料不同,所述第二交替层组靠近所述中间层的一层与所述中间层的材料不同;或,所述层状介电材料的层叠方式为(AB)nA(BA)n或B(AB)nA(BA)nB,其中,A代表所述第一纤维无纺布层及所述第二纤维无纺布层中的其中一个,B代表所述第一纤维无纺布层及所述第二纤维无纺布层中的另一个;且1≤n≤7。4.根据权利要求1所述的层状介电材料,其特征在于,所述第一纤维无纺布层及所述第二纤维无纺布层的总层数为偶数,所述层状介电材料包括第一交替层组及层叠于所述第一交替层组的第二交替层组,所述第一交替层组包括交替层叠的第一纤维无纺布层和第二纤维无纺布层,所述第二交替层组包括交替层叠的第一纤维无纺布层和第二纤维无纺布层,且所述第一交替层组及所述第二交替层组的层数相同;所述第一交替层组中靠近所述第二交替层组的一层与所述第二交替层组中靠近所述第一交替层组的一层的材料相同;或,所述层状介电材料的层叠方式为(AB)m(BA)m或B(AB)m(BA)mB,其中,A代表第一纤维无纺布层及...
【专利技术属性】
技术研发人员:沈洋,江建勇,南策文,
申请(专利权)人:深圳清华大学研究院,
类型:发明
国别省市:广东,44
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