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聚偏氟乙烯/银纳米线复合材料的结构调控与介电性能开题报告

 2021-02-24 10:02  

1. 研究目的与意义(文献综述)

能源是人类一切活动的物质基础。从某种意义上说,人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。在当今世界,能源的可持续发展受到了全人类共同的关注,同时,能源问题也是制约各国社会经济发展的重要问题。能源的种类繁多,根据能源的转换与应用层次对它进行分类,主要分为太阳能、水能、风能、电能、核能、化石能源、生物质能、海洋能和地热能。在一定条件下,上述能源可以转换成人类所需的其他形式的能量,比如转换为热能、机械能、光能等等对新能源和可再生能源的研发以及寻求更高能源利用率的方法,已经成为全球共同关注的首要问题,然而随着经济的迅速发展,能源的消耗日益增长,这就对储能产业的发展提出了更高的要求。

储能技术可以说是新能源产业革命的核心。常见的储能方法主要有电池储能、电容器储能、电感器储能和机械储能等。电容器是一种非常重要的储能材料,具有存储电荷的均匀电场的功能。被广泛应用于电子信息、工业控制、航空航天、军工、数字家电等领域。随着电子集成行业的不断进步,对电容器的应用要求越来越趋向于集成化、微型化、轻型化和高稳定性的方向。因此,高储能密度电容器已经成为了行业界内的研究热点和重点。电介质材料是电容器的一个重要组成部分,电介质材料的储能能力在很大程度上决定了电容器的储能能力。传统的电介质材料包括有机高分子材料和无机陶瓷材料。常见的有机高分子材料柔性好,具有较好的可加工性,介电损耗低,但同时介电常数也较低。无机陶瓷材料具有较高的介电常数,但制备工艺复杂,介电损耗高。由此可见,单一组分的材料难以同时获得优异的介电性能和机械性能,因此,我们通过将介电材料组合或者复合的方法期望得到具有高介电常数、低介电损耗和良好的可加工性的新型介电材料。

PVDF(聚偏氟乙烯)及其共聚物具有无毒、可回收、耐腐蚀、不易折断、柔韧性佳,可应用于弯曲面等优点,因此在能量回收器件领域具有重要的应用价值。在聚合物中加入少量导电粒子可以迅速增加材料的介电常数,常用的导电填料有金属粉末、碳黑、碳纤维等。有报道称,添加AgNWs能有效提高PVDF中β晶相的含量,故本次设计实验所用的填料为银纳米线(AgNWs)。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

1、文献调研,了解国内外相关研究概括和发展趋势;

2、以溶剂热法合成agnws,并制备pvdf/agnws复合材料;

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译,明确研究内容,了解研究所需原材料和实验仪器,熟悉实验操作;确定技术方案,完成开题报告。

第4-9周:根据实验方案,制备pvdf/agnws复合材料。

第10-12周:采用sem、xrd、ftir、tg、拉伸测试等测试技术对复合材料的形貌、结构和性能进行表征。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] dang z m, yuan j k, zha j w, et al. fundamentals, processes and applications of high permittivity polymer-matrix composites [j]. progress in materials science, 2012, 57(4):660-723.
[2] jiu j, araki t, wang j, et al. facile synthesis of very-long silver nanowires for transparent electrodes[j]. journal of materials chemistry a, 2014, 2(18):6326-6330.
[3] li w, meng q, zheng y, et al. electric energy storage properties of poly(vinyl-idene fluoride)[j]. applied physics letters, 2010, 96(19):192905 - 192905-3.
[4] 吴良科. pvdf-hfp复合材料压电性能研究[d]. 浙江大学, 2015.

[5]zalba b., marin j. m., cabeza l. f., et al. review on thermal energy storage with phase change: materials, heat transfer analysis and applications. applied thermal engineering,2003, 23:251-283.

[6] chen q., wang y., zhou x., et al. high field tunneling as a limiting factor of maximum energy density in dielectric energy storage capacitors. applied physics letters, 2008, 92:142909.

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