【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子材料及其制造领域，涉及储能复合材料，具体提供一种高储能密度聚酰亚胺基复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、新能源汽车和光伏发电行业对高性能、轻量化、耐高温、快速充放电的储能设备需求，催生了薄膜电容器产业的蓬勃发展。当前，新型高效能量储存与转换电介质薄膜材料的研发成为科研领域的热点之一。有机聚合物和无机材料的结合，能够充分发挥两者的优势，从而提高储能密度和电介电性能，为这一领域的进一步发展提供了新的可能性。
2、然而，有机无机复合薄膜材料的研发仍然面临一些挑战。例如，1、材料界面不匹配：有机无机聚合物储能薄膜通常由有机和无机材料复合而成，两者的界面可能存在结构和化学性质不匹配的问题，导致界面能量不稳定，易发生界面反应和扩散，从而影响材料的性能。2、团聚问题：在储能薄膜的制备过程中，有机无机聚合物颗粒可能由于静电作用或热力学因素而发生团聚，导致颗粒的分散性变差，影响薄膜的均匀性和稳定性。3、微观缺陷：在储能薄膜制备过程中，由于工艺条件或材料本身的缺陷，可能会产生微观缺陷，如空隙、裂纹等，这些缺陷也会导致界面问题和团聚问题的发生。异相复合材料往往存在介电不匹配、微观不均匀等问题，影响了材料的性能和稳定性。因此，研究人员需要寻找一种新的方法来解决这些问题，以制备出具有优异性能的有机无机均相复合薄膜材料。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种有机无机均相的聚酰亚胺基复合薄膜的配方及制备方法。
2、该有机无机复合材料的原料
3、本专利技术还提供了上述有机无机均相复合电介质储能薄膜材料的制备方法，包括以下步骤:
4、(1)无定形硅酸钙的制备：将配置的正硅酸乙酯乙醇溶液与氯化钙乙醇溶液共混，以三乙胺作为封端剂，制备无定形胶体硅酸钙颗粒；
5、(2)聚酰亚胺酸的制备：以dmac为溶剂，4,4’-二氨基二苯醚(oda)和均苯四甲酸二酐(pmda)为原料制备聚酰亚胺酸；
6、(3)聚酰亚胺复合薄膜的制备：在聚酰亚胺酸中，加入质量分数为1％～7％的无定形硅酸钙。刮膜后，加热将聚酰亚胺酸转化为聚酰亚胺。
7、本专利技术在合成硅酸钙化合物的过程中，在钙离子与硅酸离子形成团簇并成核之前，加入了三乙胺，将氢离子封闭在颗粒表面，使整个反应处于稳定的状态，最终制备了硅酸钙胶体纳米颗粒。由于硅酸钙胶体颗粒表面携带正电荷，在静电排斥力的作用下，胶粒会均匀的分散在聚合物溶液中，避免了无机物团聚现象和有机无机界面问题的出现。使用此法制备的硅酸钙胶体纳米颗粒因其不同于传统的无机材料以颗粒堆积固化的形式存在，而是形成有机无机胶体均相溶液，所以有利于电场的均匀分布，减少局部击穿的可能，易制备出更加均匀、更高储能密度的复合材料，为电子行业用于制备电容器的材料提供了更好地选择。
8、与现有技术相比，本专利技术的技术效果体现在:
9、(1)拥有优异的高温介电性能，pi复合薄膜的介电常数由纯pi的2.56增加到了4.76，然而介电损耗则由纯样的0.032降低到了0.0057。
10、(2)具备高温储能潜力，在150℃的温度下，pi复合薄膜的介电击穿场强最高为617mv/m，储能密度更是高达7.33j/cm3；
11、(3)采用流延法制备，工艺简单，可工业化生产，复现性强且能合成稳定的pi薄膜。
12、本专利技术的部分附加优势、目的以及特点将在下文进行详细阐述，这些内容将使得在本领域从事研究的技术人员能够清晰地理解本专利技术的实质并指导相关的研究或实践。
13、请注意，本专利技术的应用范围不仅限于上文所具体描述的内容，而且可以根据下文的详细说明更全面地理解本专利技术所能实现的各种目的和优点，包括但不限于上述内容。
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1.本专利技术公开了一种有机无机均相复合电介质储能薄膜材料及其制备方法，有机无机均相复合有效规避了界面的失配以及团聚问题，并对材料的介电和储能性质发挥了增益效果。本专利技术制备的PI复合储能薄膜高温稳定性好，在150℃的温度下，介电常数最高为4.76，而介电损耗则最低为0.0057，同时可以在500MV/m的电场下，实现最高7.33J/cm3的储能密度。
2.根据权利要求1所述的一种有机无机均相复合电介质储能薄膜材料及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)，浑浊溶液在8000r/min下离心，沉淀物用无水乙醇洗涤三次，每次洗涤后用无水乙醇充分摇动，然后离心。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，聚酰亚胺薄膜的合成原料为4,4’-二氨基二苯醚(ODA)和均苯四甲酸二酐(PMDA)，其中ODA和PMDA的摩尔比是1：1.05。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，采用刮刀流延法涂膜，涂膜器高度为100μm。
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【技术特征摘要】
1.本发明公开了一种有机无机均相复合电介质储能薄膜材料及其制备方法，有机无机均相复合有效规避了界面的失配以及团聚问题，并对材料的介电和储能性质发挥了增益效果。本发明制备的pi复合储能薄膜高温稳定性好，在150℃的温度下，介电常数最高为4.76，而介电损耗则最低为0.0057，同时可以在500mv/m的电场下，实现最高7.33j/cm3的储能密度。
2.根据权利要求1所述的一种有机无机均相复合电介质储能薄膜材料及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)，浑浊溶液在8000r/min下离心，沉淀物用无水乙醇...
【专利技术属性】
技术研发人员：王华，李恩竹，胡智超，潘俊宏，钟朝位，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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