双交联网络与氮化硼纳米片协同提升PVDF复合电介质储能性能

摘要

为了开发高储能密度的电介质材料，以聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯（PVDF-CTFE）为基础，通过消去反应制备了含分子内双键的可交联聚合物PVDF-CTFE-DB，并采用氨基化改性的氮化硼纳米片（BNNS-NH₂）作为填料，构建了双交联网络复合电介质c-PVDF-CTFE/BNNS-NH₂。结果表明，化学/氢键双交联协同增强了聚合物的韧性与模量强度；同时，BNNS-NH₂的宽禁带特性（5.9 eV）和超大比表面积有效提升了复合材料的深陷阱密度，抑制了载流子迁移，从而大幅提高了击穿场强和储能性能。当填料质量分数为2.0%时，复合材料的击穿场强达到575 MV/m，储能密度高达16.8 J/cm³，储能密度比原始的PVDF-CTFE（击穿场强为301 MV/m，储能密度为3.2 J/cm3）提升了约4.3倍，是商业化双向拉伸聚丙烯（BOPP，储能密度约为2.2 J/cm³）的7.6倍。该研究为高性能电介质电容器的设计提供了新思路，可显著推动电子电力设备的高能化与轻量化发展。

关键词

电介质 / 双交联 / 化学合成 / 击穿场强 / 储能密度