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我校研究生杨平安以第一作者第一单位在Journal of Materials Chemistry C发表论文
作者:汶飞 编辑:雷 来源:电子信息学院(微电子学院) 时间:2020-09-30 点击量:7227

近日,我校电子信息学院智能传感器和微系统教育部工程中心王高峰教授团队研究生杨平安以第一作者第一单位在Journal of Materials Chemistry C (影响因子:7.059)上发表题为“Significantly Enhanced Energy Storage Performance of Flexible Composites using Sodium Bismuth Titanate Based Lead-free Fillers.”的研究论文(DOI: 10.1039/D0TC02377A)。我校电子信息学院教师李丽丽、汶飞、袁宏斌博士、郑鹏副教授、吴薇教授、西安交通大学张麟研究员和徐卓教授为共同作者。其中,李丽丽和杨平安为共同第一作者,我校教师汶飞、王高峰教授和徐卓教授为通讯作者。

作为电力、电气及电子信息系统中最重要的电子元器件之一,薄膜电容器被广泛应用于电路中,以实现隔直通交、耦合、旁路、滤波、能量转换及控制等功能。与电池、电化学电容器等相比,薄膜电容器具有使用电场强度高、电能释放速度快、功率密度高等特点,尤其适用于需要在短时间内释放出大量电能的放电电容器。除此之外,衡量薄膜电容器性能优良程度的最重要的参数之一为可释放能量密度,而在高场强下获得高极化是获得可释放能量密度的关键。近年来,科学家通过将具有高击穿的聚合物和高介电的陶瓷相结合,以期制备同时具有高储能和高介电的薄膜电容器。介电陶瓷通常被分为四类,包括:非极性电介质、铁电体、反铁电体、驰豫铁电体。在目前的众多研究中,许多对电介质复合材料有意义的想法都应运而生。譬如常见的铁电体BaTiO3与不同聚合物组合,制备出在储能方面优异的复合电介质材料。但是,具有优异性能的反铁电陶瓷粉很少被用在复合材料的介质储能研究。

在本研究中,采用了无铅反铁电粒子作为研究对象,这是由于其以下优势:具有高击穿,有助于获得高储能;具有超低剩余极化,有助于储能的提升;具有高介电常数,低介电损耗;无铅,对环境友好,顺应“绿色”概念的提倡。这些特征,有助于该材料获得高储能性能。

本文中通过流延法制备了PVDF/NBT-SBT薄膜,通过P-E loop 和储能测试,在500 MV/m下,获得可释放能量密度约为15.3 J/cm3,这使得可释放密度相比于纯PVDF聚合物搞了160 %,并通过电场仿真研究与实验结果相结合,验证无铅反铁电粒子的NBT-SBT加入是有效的;通过疲劳测试,在10万次具有稳定的特性。这项工作为聚合物薄膜电容器在无铅反铁电/复合材料的储能研究提供了新的思路和材料。

该研究工作受浙江省科技厅的重点研发计划项目和自然科学基金的支持。


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