钙钛矿/还原氧化石墨烯/聚酰亚胺高介电复合材料的制备及其性能研究

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随着持续增长的能源需求和化石燃料的枯竭，发展高储能材料具有十分重要的意义，而开发高储能材料的关键是制备高介电常数、低介电损耗及高电击穿强度的介电材料。目前很难找到一种材料，既具有高介电常数、低介电损耗和高电击穿强度，同时具有聚合物良好的柔韧性、机械强度及热稳定性。聚酰亚胺是一类具有综合性能的高分子材料，但是其介电常数较低，可在聚酰亚胺中添加特殊的物质来提高其介电常数，因此本论文通过溶液混合的方式，在聚酰亚胺中掺杂了与其有较好相容性的钙钛矿和氧化石墨烯，制备了一系列高介电聚酰亚胺基复合薄膜并对其性能进行表征。主要的研究工作及结论如下：　　1、采用过饱和重结晶法合成高质量的钙钛矿粉末，通过X射线衍射和红外光谱仪对其进行结构表征，发现CsPbBr3粉末具有较好的结晶度，其特征峰在峰位、峰高和相对位置上与标准卡片JCPDS18-0364相吻合。并且通过热重分析曲线可知，CsPbBr3粉末具有较优异的热学性能，氮气氛围下5%分解温度为598℃，在热亚胺化过程中稳定存在。　　2、通过溶液共混在聚酰亚胺中加入钙钛矿CsPbBr3，获得不同比例的CsPbBr3/PI复合薄膜并对其性能进行测试，探究钙钛矿CsPbBr3粉末对复合材料性能的影响。通过对复合薄膜的结构表征可见，经过高温亚胺化后的复合薄膜中钙钛矿晶体的X射线衍射峰仍稳定存在，沿（002）晶面取向生长，并且PI对CsPbBr3晶粒的生长产生了抑制作用。通过对介电性能的测试发现，复合薄膜的介电常数随着CsPbBr3粉末含量的增加而增加，10%含量的CsPbBr3/PI介电常数为5.58（1kHz），约为PI薄膜的2倍，但是其介电损耗小于0.018（1kHz），这是因为两相之间有较好的相容性利于分散。　　3、在聚酰亚胺中加入CsPbBr3和氧化石墨烯，通过溶液共混、涂膜成型、高温亚胺化后得到一系列CsPbBr3/rGO/PI薄膜并对其性能进行了研究。结果表明：钙钛矿CsPbBr3粉末在三相复合薄膜中稳定存在并保持较好的结晶度；氮气氛围下，复合薄膜的5%热失重温度（T5%）提高至542℃，800℃的残碳率为36.01%；三相薄膜的拉伸强度为102.59~131.87MPa，断裂伸长率为6.18~7.13%；复合薄膜的介电常数最高为175.47（1kHz），最大储能密度可达3.61J/cm3。

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作者
孔梦乐;
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作者单位

江西师范大学;

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授予单位江西师范大学;
学科化学
授予学位硕士
导师姓名彭信文;
年度 2020
页码
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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类
关键词
聚酰亚胺,制备工艺,钙钛矿,还原氧化石墨烯,介电性能;

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