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四川大學塑料高性能化加工與裝備課題組黃華東副教授和李忠明教授Macromolecules: 原位纖維與Mother-Daughter晶體結構共同抑制聚丙烯電介質薄膜電荷傳輸
2024-11-06  來源:高分子科技

  薄膜電容器以其耐壓高、等效串聯電阻低、溫度特性好、壽命長等優勢,在新能源汽車、光伏/風力發電、電力輸送等能源領域備受青睞。如何調控高分子電介質薄膜的相形態和晶體結構來抑制介電損耗,制備一種高儲能、低損耗的高分子電介質薄膜材料已成為薄膜電容器領域的研究熱點和難點。


  四川大學塑料高性能化加工與裝備課題組黃華東副教授和李忠明教授長期致力于高分子“定構”加工技術,提出了連續且易規模化生產的“熔融擠出-熱拉伸-退火拉伸”電介質薄膜制備方法(圖1)。在拉伸外場作用下,聚丙烯(PP)基體中的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)球狀分散相原位轉變為PET取向纖維。后續退火拉伸進一步優化了PP的晶體結構,實現介晶相-α相轉變,并形成高度取向的Mother-Daughter晶體結構(圖2)。與外加電場方向垂直的大量平行排列纖維界面和取向Mother-Daughter晶體顯著抑制了電荷的傳輸,PP/PET薄膜的擊穿場強高達672.7 MV/m,在650MV/m時的放電能量密度達到了4.11 J/cm3η=92.8%)(圖3)。


“熔融擠出—熱拉伸—退火拉伸”電介質薄膜制備技術示意圖


2 PP/PET薄膜的晶體結構和晶區/非晶區取向


3 PP/PET薄膜的介電性能及性能增強機理示意圖


  該工作以“In Situ Well-Aligned Microfibrils and Mother?Daughter Crystals as Promising Blocks to Suppress Carrier Transport in Polypropylene Dielectric Films”為題發表在Macromolecules上(Macromolecules XXXX, XXX, XXX?XXX)。該論文第一作者為四川大學博士生李德龍,通訊作者為四川大學黃華東副教授和李忠明教授。該研究得到國家自然科學基金委的支持。


  此工作也是該團隊在原位纖維化電介質薄膜方向(Energy Storage Materials 2024, 72, 103717; Macromolecules 2023, 56, 1481?1491ACS Applied Materials & Interfaces 2023, 15, 23701?23710)的延續性工作。


  原文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.4c01640

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(責任編輯:xu)
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