叠层结构MXene@氟化石墨烯/铁电聚合物复合薄膜的构筑及其介电储能增强机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51907149
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0702.超导与电工材料
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Polymer film capacitors are of great importance as power energy storage devices. The energy density (Ue) of the state-of-the-art capacitor film represented by biaxially oriented polypropylene (BOPP) has been restricted by its low dielectric constant. Conductive filler/ferroelectric polymer composites with relatively high εr have been regarded as one of the most promising dielectric materials for flexible high-Ue film capacitors, yet suffering from low breakdown strength and high loss. Therefore, it is critical to improve their breakdown strength and loss. In this project, a novel fluorine-free MXene is prepared as conductive filler and P(VDF-HFP) is used as matrix to develop flexible high-Ue composite dielectric film. In order to achieve high dielectric constant with maintenance of high breakdown strength and low loss in MXene/P(VDF-HFP) composite film, the MXene-polymer interface is tailored by encapsulating MXene with an electrical insulating fluorographene shell, while a multilayer spatial structure of composite film with anisotropy in each layer is constructed via electrospinning and hot pressing process. Then, a systematically study on the influence of interface structure, filler orientation, gradient distribution and laminated structure on the dielectric energy storage performance of composite film is conducted to reveal the synergistic enhancement mechanism of comprehensive structural design. This research will provide theoretical basis and technical guidance for the development of novel flexible high-Ue dielectric films and high-performance film capacitors.
聚合物薄膜电容器是极其重要的功率型储能器件。当前以BOPP为代表的商用电介质薄膜受其低介电常数限制而储能密度(Ue)很低。导电填料/铁电聚合物复合薄膜凭其极高的介电常数被誉为最具潜力的柔性高Ue电介质薄膜材料之一,但当前饱受击穿场强低和损耗高的困扰,因此如何改善其击穿强度和损耗成为该领域亟需解决的关键问题。本项目拟以新型二维无氟MXene为导电填料来发展柔性高Ue聚偏氟乙烯-六氟丙烯(P(VDF-HFP))基复合介电薄膜,采用高电绝缘性氟化石墨烯包覆MXene为全新界面调控手段,借助“静电纺丝+叠层热压”法构建各层各向异性的叠层互补结构,以期通过上述结构调控实现介电常数、损耗及击穿强度的协同改善,通过系统研究界面结构、填料取向、梯度分布及叠层结构对复合薄膜介电储能性能的影响,揭示基于综合结构设计的介电储能增强机理。本项目预期成果将为开发新型柔性高Ue电介质薄膜提供理论依据和技术指导。

结项摘要

目前商用电介质薄膜受其低介电常数限制而储能密度(Ue)很低,严重制约薄膜电容器发展和应用。导电填料/铁电聚合物复合薄膜因具有较高的介电常数被认为是极具潜力的柔性高Ue薄膜介质材料,其面临的关键问题是如何实现介电常数和击穿强度的协同改善。本项目研究引入导电性Ti3C2Tx(MXene)和高绝缘性氟化石墨烯(FG)作为新型二维填料来发展柔性高Ue铁电聚合物基复合薄膜,研究了MXene的制备工艺对其形貌和结构的影响规律,探究了FG包覆MXene的制备条件,并以此为基础研究了MXene结构及其表面包覆改性、FG以及填料取向结构对复合薄膜介电性能的影响规律,揭示了相应复合薄膜的介电储能增强机理,主要的研究成果包括:(1)实现了形貌良好的无氟MXene(Ti3C2Tx,T = Cl, O)的可控制备,通过自组装法制备了MXene@FG二维异质复合填料;(2)查明了FG的高电绝缘性、沿面取向及其氢键诱导形成的界面是FG填充铁电聚合物薄膜获得高击穿场强和低损耗的关键成因;(3)揭示了无氟MXene固有结构缺陷带来的低电导率是制约无氟MXene填充铁电聚合物薄膜的介电常数显著提升的桎梏;(4)基于含氟MXene理清了FG表面包覆和填料取向分布对复合薄膜介电常数提升的影响规律和机理。上述研究成果为发展新型高性能柔性聚合物复合介电薄膜提供了参考经验和理论依据。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Boosting areal energy density of 3D printed all-solid-state flexible microsupercapacitors via tailoring graphene composition
通过定制石墨烯成分提高 3D 打印全固态柔性微型超级电容器的面能量密度
  • DOI:
    10.1016/j.ensm.2020.05.034
  • 发表时间:
    2020-09-01
  • 期刊:
    ENERGY STORAGE MATERIALS
  • 影响因子:
    20.4
  • 作者:
    Wang, Yaling;Zhang, Yan;Li, Lei
  • 通讯作者:
    Li, Lei
Enhanced Breakdown Strength of Ferroelectric Polymer Films for Capacitive Energy Storage by Incorporating Oriented Fluorographene
通过掺入定向氟化石墨烯增强用于电容储能的铁电聚合物薄膜的击穿强度
  • DOI:
    10.1021/acsanm.2c04855
  • 发表时间:
    2023-01
  • 期刊:
    ACS Applied Nano Materials
  • 影响因子:
    5.9
  • 作者:
    Zhuofan Yang;Junwen Ren;Leyuan Li;Jiamei Liu;Lei Li;Guolong Wang
  • 通讯作者:
    Guolong Wang

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码