本發(fā)明涉及高儲能密度復合材料技術領域，尤其是涉及一種簡單的高儲能密度的釹摻雜鈦酸鋇/有機機體復合膜及其制備方法。

背景技術：

電容器作為一種重要的基礎電子元件，其在電子元件總量中所占的比例高達40％以上。隨著電子信息技術的快速發(fā)展，對電子產品小型化、多功能化、柔性化的要求也越來越高，這就需要其中的電容元件具有大容量、微型化、柔性化等特性。此外，為滿足新一代高集成度的嵌入式封裝技術的要求，還需要電容材料具有有機相容性和工藝相容性，薄膜電容器應運而生，并且得到越來越多的應用與關注。

當前，最常用的薄膜電容器電介質材料主要有聚合物和陶瓷兩種。然而，單一種類的介質材料并不能滿足薄膜電容器高儲能密度、小體積、質量輕、良好加工性能等綜合要求。眾所周知，電介質材料的儲能密度與材料的介電常數(shù)和擊穿場強有密切關系。在新型柔性聚有機物基介電薄膜材料中，無機納米填料的加入提高了復合材料整體的極化值及介電常數(shù)，有機物基體則使材料擁有更高的擊穿場強，從而獲得高儲能密度等綜合性能優(yōu)異的聚合物基復合材料。

近年來，人們通常采用(1)在聚合物基體中添加導電顆粒(dangzm,zhengmsandzhajw“1d/2dcarbonnanomaterial-polymerdielectriccompositeswithhighpermittivityforpowerenergystorageapplications”,small,2016,12:1688-1701)；(2)在聚合物基體中添加大體積分數(shù)的陶瓷填料(xiel,huangx,wucandjiangpk“core-shellstructuredpoly(methylmethacrylate)/batio3nanocomopositespreparedbyinsituatomtransferradicalpolymerization:aroutetohighdielectricconstantmaterialswiththeinherentlowlossofthebasepolymer”,journalofmaterialschemistry,2011,21:5897-5906)；(3)在聚合物基體中添加陶瓷纖維材料(sheny,zhangx,lim,linyhandnancw“polymernanocompositedielectricsforelectricalenergystorage”,nationalsciencereview,2017,4:23-25)等方法來提高介電常數(shù)從而提高復合膜的儲能密度。

然而方法(1)中由于導電顆粒的存在往往復合材料的介電損耗很大，顯著降低了復合材料的擊穿場強，不利于材料在高場下的應用并且限制了儲能密度的進一步提高；方法(2)中由于陶瓷顆粒的體積分數(shù)過高，致使復合材料柔性較差，且高含量的陶瓷顆粒使得復合材料中的缺陷增多，顯著降低了材料的擊穿場強；方法(3)中陶瓷纖維的制備往往采用電紡絲等方法，產量低、實驗成本高，不利于工業(yè)化生產。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術存在的上述問題，本申請人提供了一種簡單的高儲能密度的釹摻雜鈦酸鋇/有機基體復合膜及其制備方法。本發(fā)明制備得到的復合膜介電性能優(yōu)良、制備方法簡單、成本低廉、柔性與純有機物基體相差無幾，是一種可用于大功率靜電儲能的材料，同時該方法也是一種有望商業(yè)化的制備方法。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種釹摻雜鈦酸鋇/有機基體復合膜，由有機基體和分散在其中的表面改性的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒組成；

所述有機基體所占的體積分數(shù)為95％～99％，表面改性的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒所占的體積分數(shù)為1～5％；

所述表面改性的方法為采用有機物包覆層進行包覆。

優(yōu)選的，所述表面改性的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒的分子式為baxnd1-xtio3，x＝0.005～0.03；所述表面包覆層為多巴胺或乙二胺，包覆層厚度為1～5nm。

優(yōu)選的，所述表面改性的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒的晶相為四方相，所述表面改性的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒為粒徑一致的單分散的粉體，所述單分散粉體的粒徑大小為50～120nm。

優(yōu)選的，所述的有機物基體為下述材料中的一種或多種：聚偏氟乙烯即pvdf、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物即p(vdf-hfp)、偏氟乙烯-三氟乙烯-氟氯乙烯共聚物即p(vdf-trfe-cfe)、環(huán)氧樹脂、偏氟乙烯三氟乙烯共聚物即p(vdf-trfe)、聚丙烯即pp、聚酯即pet和聚酰亞胺即pi。

制備所述的有機物基復合膜的方法，包括下述步驟：

利用水熱法制備釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒并將其表面改性，將所述有機物基體和表面改性的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒通過溶液共混-流延法復合成膜，之后使用保溫后淬火的后處理技術提高復合膜的可釋放儲能密度。

所述表面改性的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒按照以下方法制備：

(1)采用水熱法制備釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒；

(2)利用水溶液法在上述納米顆粒表面制備有機物包覆層，得到表面改性的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒。

所述有機物基復合膜的制備方法包括以下步驟：

(1)制備釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒：將ti(c4h9o)4、c2h5oh、h2o、hno3按照摩爾比為1：18：3：0.06配置成二氧化鈦溶膠；然后按照鋇元素與鈦元素的摩爾比為1.05～3:1選取乙酸鋇粉體，按照硝酸釹占ti(c4h9o)4的摩爾百分比為0.5mol％～3mol％選取硝酸釹；

將上述用量的二氧化鈦溶膠、乙酸鋇粉體及硝酸釹混合，然后加入7～12mol/l的礦化劑溶液，礦化劑溶液添加后使得混合溶液ph值在13～14；將該混合溶液放入水熱反應釜中并混合均勻，經(jīng)160～220℃反應不少于16h后得到結晶性能良好的釹摻雜鈦酸鋇粉；經(jīng)反復洗滌、干燥后得到單分散的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒；

(2)制備多巴胺或乙二胺水溶液：首先配制ph＝8～9的tris緩沖液，并以此為基礎上配制濃度為1～3g/l的多巴胺或乙二胺緩沖液；將緩沖液室溫攪拌10～30min，使多巴胺或乙二胺發(fā)生交聯(lián)反應；

(3)將釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒分散在多巴胺或乙二胺水溶液中，在40～80℃下攪拌10～12h，離心、洗滌、干燥后得到多巴胺或乙二胺包覆的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒；

(4)將所述有機基體溶解到有機溶劑中，攪拌1～5h形成穩(wěn)定溶液；

(5)向上述溶液中加入1％～5％需要體積比例的釹摻雜鈦酸鋇納納米顆粒并超聲分散1～3h并磁力攪拌不少于24h以實現(xiàn)充分混合；

(6)將混合液在流延機中流延成膜后，50～80℃條件下真空干燥8～15h；

(7)將得到的復合薄膜在180～200℃烘箱中保溫5～15min后將復合膜進行冰水混合物冷淬處理；

(8)將經(jīng)過熱處理的膜干燥，得到有機物基復合膜。

優(yōu)選的，所述礦化劑溶液為koh或naoh溶液。

所述表面改性的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒的核層為釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒，其中釹摻雜量優(yōu)先選擇但不僅限于0.5％～3％；表面改性層(殼層)優(yōu)先選擇但不僅限于多巴胺、乙二胺包覆層。

所述的釹摻雜鈦酸鋇/有機基體復合膜的厚度為1～50μm。其中表面改性的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒的直徑可為50～120nm；所述表面改性層厚度為1～5nm。

以下以100nm釹摻雜納米顆粒表面包覆多巴胺后，與pvdf復合成膜為例，詳述釹摻雜鈦酸鋇/有機機體復合膜的制膜方法：

(1)取大約50ml的無水乙醇，按體積分成兩部分，將2/3的無水乙醇與17.018g的ti(c4h9o)4充分混合配成原溶液，另外將1/3的無水乙醇與0.2ml的hno3和2.7ml去離子水充分混合配成滴加溶液，將滴加溶液緩慢滴入攪拌著的原溶液中，形成tio2溶膠；

(2)稱取3.649g乙酸鋇放入聚四氟乙烯高壓反應釜內襯中，并加入30～45ml去離子水；

(3)取步驟(1)所得的tio2溶膠10ml倒入步驟(2)中的聚四氟乙烯高壓反應釜內襯中；

(4)向步驟(3)中得到的混合液中加入一定量的koh溶液使得溶液的ph值在13～14。；

(5)將nd2o3溶解在稀硝酸中配制成濃度為0.1mol/l的nd(no3)3溶液，向步驟(4)中得到的混合液中加入適量的nd(no3)3溶液，使整個內襯中的nd摻雜量在0.5mol％～3mol％之間；

(6)將步驟(5)得到的混合前驅體用磁力攪拌器攪拌10～40min，將裝有攪拌均勻溶液的內襯放入不銹鋼高壓反應釜中，密封后放入高溫烘箱，在160～220℃反應不少于16h；

(7)待反應完成并降至室溫后打開反應釜，用去離子水和無水乙醇反復抽濾、洗滌至中性；

(8)將洗滌得到的反應物放入冰箱中冷凍，待完全凍結后，放入冷凍干燥機中干燥12～24h最終得到單分散的釹摻雜鈦酸鋇納米粉體；

(9)配制ph＝8～9的tris緩沖液，并以此為基礎上配制濃度為1～3g/l的多巴胺緩沖液。將緩沖液室溫攪拌10～30min，使多巴胺發(fā)生交聯(lián)反應；

(10)按比例加入釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒，超聲處理5～10min，之后在40～80℃的水浴鍋中機械攪拌10～12h，包覆過程結束后，離心、洗滌、冷凍干燥后得到多巴胺包覆的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒；

(11)將pvdf溶解到有機溶劑(如dmf)中，磁力攪拌1～5h形成穩(wěn)定溶液；

(12)向上述溶液中加入一定體積比例的釹摻雜鈦酸鋇納納米顆粒并超聲分散2h并磁力攪拌24h以實現(xiàn)充分混合；

(13)將混合液在流延機中流延成膜后，50～80℃條件下真空干燥8～15h，待溶劑完全揮發(fā)后得到有機物基復合膜；

(14)將得到的復合薄膜在180～200℃烘箱中保溫5～15min后將復合膜進行冰水冷淬處理，干燥后得到最終的復合膜。

本發(fā)明有益的技術效果在于：

(1)本發(fā)明利用簡單的水熱合成納米顆粒實現(xiàn)了低體積含量下介電常數(shù)、擊穿場強、可釋放儲能密度的有效提高，并且保持了復合膜的高柔韌性；

(2)本發(fā)明通過表面改性實現(xiàn)了改善納米顆粒與有機物界面層的目的，使得在較低填料含量下有效提高復合材料介電常數(shù)、提高耐擊穿能力，并最終提高其可釋放儲能密度的效果。同時，由于納米顆粒的含量較低，該復合膜與純pvdf膜的柔性相差無幾；

(3)本發(fā)明通過保溫及后續(xù)的冰水冷淬處理，有效抑制了pvdf中鐵電β相的比例，為復合膜可釋放儲能密度的提高做出了貢獻；

(4)表面改性層有效改善了釹摻雜鈦酸鋇與有機物基體之間界面的結合性。既提高了納米顆粒在有機物基體中的分散，又減少了二者界面中易出現(xiàn)的缺陷，提高了復合膜的耐擊穿能力；

(5)本發(fā)明得到的復合膜的可釋放儲能密度可以和pvdf作為基體，以某些納米纖維作為填料的體系相媲美。

本發(fā)明得到的介電常數(shù)根據(jù)釹摻雜鈦酸鋇體積含量的變化介于10～22之間，介電損耗低于5％，擊穿場強大于390mv/m，可釋放儲能密度高達12.5j/cm³，儲能效率不低于40％，是一種可用于大功率靜電儲能的材料，同時該方法也是一種有望商業(yè)化的制備方法。

附圖說明

圖1為實施例1中通過水熱法制備的釹摻雜batio3納米顆粒的掃描電鏡圖片。

圖2為實施例1中經(jīng)表面改性的釹摻雜batio3納米顆粒的透射電鏡圖片。

圖3為實施例2制備的復合膜的柔性展示照片(宏觀)。

圖4為實施例2中復合膜的表面和斷面顯微照片。

圖5為實施例2～4中制備的三種體積百分含量的釹摻雜鈦酸鋇/pvdf基體復合膜樣品的介電性能隨頻率的變化規(guī)律。

圖6為實施例2～4中制備的復合膜的擊穿場強和可釋放儲能密度隨填料釹摻雜納米鈦酸鋇體積分數(shù)的變化規(guī)律(測試頻率為1khz)。

圖7為對比實施例1中通過水熱法制備的未經(jīng)摻雜的普通batio3納米顆粒的掃描電鏡圖片。

圖8為對比實施例2～4中制備的三種體積百分含量的普通鈦酸鋇/pvdf基體復合膜樣品的介電性能隨頻率的變化規(guī)律。

圖9為對比實施例2～4中三種復合膜的擊穿場強和可釋放儲能密度隨普通未摻雜鈦酸鋇體積分數(shù)的變化規(guī)律(測試頻率為1khz)。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明進行具體描述。但本發(fā)明并不局限于此。以下實施例中所用原料及試劑，若無特殊說明均為從商業(yè)途徑購買；所述實驗方法若無特殊說明均為普通常用方法。

實施例1：制備表面改性的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒

稱取17.018g鈦酸四丁酯加入35ml的乙醇中混合均勻，放置待用。在燒杯中分別加入18ml乙醇、2.7ml去離子水、0.2ml硝酸，用玻璃棒攪拌，獲得均勻溶液。然后把所配好的乙醇、去離子水和硝酸溶液用膠頭滴管逐滴加入到勻速磁力攪拌的鈦酸四丁酯溶液中，獲得含ti前驅體溶膠。之后在聚四氟乙烯內襯中加入3.649g乙酸鋇和39ml去離子水；并分別用量筒取10mltio2溶膠、5.5mlkoh溶液(10mol/l)和0.35ml的ndno3溶液(0.1mol/l)加入到反應內襯中。磁力攪拌20min后，將反應內襯放入反應釜中，在水熱箱中200℃條件下反應16h。反應結束后隨箱冷卻至室溫，再用真空抽濾機分離產物，并用去離子水和酒精進行多次清洗，經(jīng)冷凍干燥后得到nd摻雜鈦酸鋇納米粉體。而后配制濃度為2g/l的多巴胺緩沖液并攪拌10min左右，使多巴胺發(fā)生交聯(lián)反應。隨后加入納米顆粒，超聲處理5min，之后在60℃的水浴鍋中，機械攪拌12h。包覆過程結束后，利用真空抽濾機清洗納米顆粒，冷凍干燥后得到多巴胺包覆的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒。

圖1所示為水熱法合成的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒的掃描電鏡圖片，由圖可以看出其粒徑在100nm左右。圖2為經(jīng)表面改性的釹摻雜batio3納米顆粒的透射電鏡圖片，由圖中可以看出其表面改性層(多巴胺)厚度約為5nm。

實施例2：制備釹摻雜鈦酸鋇添加量為1vol％的釹摻雜鈦酸鋇/pvdf基復合柔性膜

首先將1g的pvdf溶解到10ml的dmf中，磁力攪拌2h，而后將0.03414g(對應的體積比例為1vol％)的表面改性釹摻雜鈦酸鋇粉體pvdf溶液中并超聲分散2h。之后在30℃下持續(xù)攪拌24h以實現(xiàn)充分混合。真空除泡8min后，利用刮刀在載玻片上進行制膜，并在60℃條件下真空干燥10h。將得到的復合薄膜在200℃/5min條件下進行淬火處理并干燥。

該復合膜的厚度為10～15μm；其中表面改性釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒的粒徑約為100nm，表面改性層的厚度為5nm。該復合膜中pvdf基體的體積比為99％，表面改性釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒的體積比為1％。

圖3為該柔性復合膜柔性展示圖。圖4為復合膜的表面和斷面顯微照片。無機填料添加量為1vol％的釹摻雜鈦酸鋇/pvdf基復合柔性膜的介電常數(shù)和介電損耗如圖5所示(對應于其中的1vol％數(shù)據(jù)點)。其擊穿場強和可釋放儲能密度如圖6(1vol％)。

由圖3可以看出添加了釹摻雜鈦酸鋇后的復合膜仍然表面出優(yōu)異的柔性。由圖4看出表面改性的釹摻雜鈦酸鋇顆粒均勻的分散在pvdf基體中，復合膜的厚度約為10μm。相比于純pvdf，復合膜的介電常數(shù)有了明顯提高達到15.5左右(1khz頻率下)，但介電損耗仍保持在較低水平<0.04。由圖6可知，該復合膜的擊穿場強為420mv/m，可釋放儲能密度為12.5j/cm³。

實施例3：制備釹摻雜鈦酸鋇添入量為2.5vol％的釹摻雜鈦酸鋇/pvdf基復合柔性膜

首先將1g的pvdf溶解到10ml的dmf中，磁力攪拌2h，而后將0.08667g(對應的體積比例為2.5vol％)的表面改性釹摻雜鈦酸鋇粉體pvdf溶液中并超聲分散3h。之后在30℃下持續(xù)攪拌30h以實現(xiàn)充分混合。真空除泡8min后，利用刮刀在載玻片上進行制膜，并在80℃條件下真空干燥12h。將得到的復合薄膜在180℃/10min條件下進行淬火處理并干燥。

該復合膜的厚度為10～15μm；其中表面改性釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒的粒徑約為100nm，表面改性層的厚度為5nm。該復合膜中pvdf基體的體積比為97.5％，表面改性釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒的體積比為2.5％。

無機填料添加量為2.5vol％的釹摻雜鈦酸鋇/pvdf基復合柔性膜的介電常數(shù)和介電損耗如圖5所示(對應于其中的2.5vol％數(shù)據(jù)點)。其擊穿場強和可釋放儲能密度如圖6(2.5vol％)。

由圖5可知，該復合膜的介電常數(shù)約為18，介電損耗＜0.04，介電常數(shù)在所測頻率范圍內比較穩(wěn)定。由圖6可知，該復合膜的擊穿場強為400mv/m，可釋放儲能密度約11j/cm³。

實施例4：制備釹摻雜鈦酸鋇添入量為5vol％的釹摻雜鈦酸鋇/pvdf基復合柔性膜

首先將1g的pvdf溶解到10ml的dmf中，磁力攪拌2h，而后將0.17791g(對應的體積比例為5vol％)的表面改性釹摻雜鈦酸鋇粉體pvdf溶液中并超聲分散3h。之后在30℃下持續(xù)攪拌36h以實現(xiàn)充分混合。真空除泡8min后，利用刮刀在載玻片上進行制膜，并在50℃條件下真空干燥15h。將得到的復合薄膜在200℃/5min條件下進行淬火處理并干燥。

該復合膜的厚度為10～15μm；其中表面改性釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒的粒徑約為100nm，表面改性層的厚度為5nm。該復合膜中pvdf基體的體積比為95％，表面改性釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒的體積比為5％。

無機填料添加量為5vol％的釹摻雜鈦酸鋇/pvdf基復合柔性膜的介電常數(shù)和介電損耗如圖5所示(對應于其中的5vol％數(shù)據(jù)點)。其擊穿場強和可釋放儲能密度如圖6(5vol％)。

由圖5可知，該復合膜的介電常數(shù)約為22，介電損耗＜0.05，介電常數(shù)所測頻率范圍內比較穩(wěn)定。由圖6可知，該復合膜的擊穿場強為390mv/m，可釋放儲能密度約10.5j/cm³。

對比實施例1：制備表面改性的未經(jīng)摻雜的普通鈦酸鋇納米顆粒

稱取17.018g鈦酸四丁酯加入35ml的乙醇中混合均勻，放置待用。在燒杯中分別加入18ml乙醇、2.7ml去離子水、0.2ml硝酸，用玻璃棒攪拌，獲得均勻溶液。然后把所配好的乙醇、去離子水和硝酸溶液用膠頭滴管逐滴加入到勻速磁力攪拌的鈦酸四丁酯溶液中，獲得含ti前驅體溶膠。之后在聚四氟乙烯內襯中加入3.649g乙酸鋇和39ml去離子水；并分別用量筒取10mltio2溶膠和5.5mlkoh溶液(10mol/l)加入到反應內襯中。磁力攪拌20min后，將反應內襯放入反應釜中，在水熱箱中200℃條件下反應16h。反應結束后隨箱冷卻至室溫，再用真空抽濾機分離產物，并用去離子水和酒精進行多次清洗，經(jīng)冷凍干燥后得到鈦酸鋇納米粉體。而后配制濃度為2g/l的多巴胺緩沖液并攪拌10min左右，使多巴胺發(fā)生交聯(lián)反應。隨后加入納米顆粒，超聲處理5min，之后在60℃的水浴鍋中，機械攪拌12h。包覆過程結束后，利用真空抽濾機清洗納米顆粒，冷凍干燥后得到多巴胺包覆的鈦酸鋇納米顆粒。

圖7所示為水熱法合成的釹摻雜鈦酸鋇納米顆粒的掃描電鏡圖片，由圖可以看出其粒徑在100nm左右。

對比實施例2：制備未經(jīng)摻雜普通鈦酸鋇添入量為1vol％的鈦酸鋇/pvdf基復合柔性膜

首先將1g的pvdf溶解到10ml的dmf中，磁力攪拌2h，而后將0.03414g(對應的體積比例為1vol％)的表面改性鈦酸鋇粉體加入到pvdf溶液中并超聲分散2h。之后在30℃下持續(xù)攪拌24h以實現(xiàn)充分混合。真空除泡8min后，利用刮刀在載玻片上進行制膜，并在60℃條件下真空干燥10h。將得到的復合薄膜在200℃/5min條件下進行淬火處理并干燥。

該復合膜的厚度為10～15μm；其中表面改性鈦酸鋇納米顆粒的粒徑約為100nm，表面改性層的厚度為5nm。該復合膜中pvdf基體的體積比為99％，表面改性鈦酸鋇納米顆粒的體積比為1％。

無機填料添加量為1vol％的純鈦酸鋇/pvdf基復合柔性膜的介電常數(shù)和介電損耗如圖8所示(對應于其中的1vol％數(shù)據(jù)點)。其擊穿場強和可釋放儲能密度如圖9(1vol％)。

由圖8可知，該復合膜的介電常數(shù)約為13.5，介電損耗＜0.04，介電常數(shù)在所測頻率范圍內的穩(wěn)定性不如表面改性的釹摻雜鈦酸鋇/pvdf基復合柔性膜。由圖9可知，該復合膜的擊穿場強為450mv/m，可釋放儲能密度約11.5j/cm³。

對比實施例3：制備未經(jīng)摻雜普通鈦酸鋇添入量為2.5vol％的鈦酸鋇/pvdf基復合柔性膜

首先將1g的pvdf溶解到10ml的dmf中，磁力攪拌2h，而后將0.08667g(對應的體積比例為2.5vol％)的表面改性未摻雜鈦酸鋇粉體pvdf溶液中并超聲分散3h。之后在30℃下持續(xù)攪拌30h以實現(xiàn)充分混合。真空除泡8min后，利用刮刀在載玻片上進行制膜，并在80℃條件下真空干燥12h。將得到的復合薄膜在180℃/10min條件下進行淬火處理并干燥。

該復合膜的厚度為10～15μm；其中表面改性鈦酸鋇納米顆粒的粒徑約為100nm，表面改性層的厚度為5nm。該復合膜中pvdf基體的體積比為97.5％，表面改性鈦酸鋇納米顆粒的體積比為2.5％。

無機填料添加量為2.5vol％的純鈦酸鋇/pvdf基復合柔性膜的介電常數(shù)和介電損耗如圖8所示(對應于其中的2.5vol％數(shù)據(jù)點)。其擊穿場強和可釋放儲能密度如圖9(2.5vol％)。

由圖8可知，該復合膜的介電常數(shù)約為16，介電損耗＜0.04，介電常數(shù)在所測頻率范圍內的穩(wěn)定性不如表面改性的釹摻雜鈦酸鋇/pvdf基復合柔性膜。由圖9可知，該復合膜的擊穿場強為420mv/m，可釋放儲能密度約11j/cm³。

對比實施例4：制備未經(jīng)摻雜普通鈦酸鋇添入量為5vol％的鈦酸鋇/pvdf基復合柔性膜

首先將1g的pvdf溶解到10ml的dmf中，磁力攪拌2h，而后將0.17791g(對應的體積比例為5vol％)的表面改性未摻雜鈦酸鋇粉體pvdf溶液中并超聲分散3h。之后在30℃下持續(xù)攪拌36h以實現(xiàn)充分混合。真空除泡8min后，利用刮刀在載玻片上進行制膜，并在50℃條件下真空干燥15h。將得到的復合薄膜在200℃/5min條件下進行淬火處理并干燥。

該復合膜的厚度為10～15μm；其中表面改性鈦酸鋇納米顆粒的粒徑約為100nm，表面改性層的厚度為5nm。該復合膜中pvdf基體的體積比為95％，表面改性鈦酸鋇納米顆粒的體積比為5％。

無機填料添加量為5vol％的純鈦酸鋇/pvdf基復合柔性膜的介電常數(shù)和介電損耗如圖8所示(對應于其中的5vol％數(shù)據(jù)點)。其擊穿場強和可釋放儲能密度如圖9(5vol％)。

由圖8可知，該復合膜的介電常數(shù)約為18，介電損耗＜0.05。由圖9可知，該復合膜的擊穿場強為400mv/m，可釋放儲能密度約10.5j/cm³。