報(bào)告題目：超高能量密度可集成化的聚偏氟乙烯基薄膜電容器

報(bào)告時(shí)間：2022年12月1日下午13:00

報(bào)告地點(diǎn)：閔行校區(qū)物理樓230

報(bào)告人：孟楠

主持人：田博博

報(bào)告人簡介：

孟楠，東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，碩士生導(dǎo)師。2017年于英國倫敦瑪麗王后大學(xué)獲得材料科學(xué)博士學(xué)位，隨后在英國瑪麗王后大學(xué)從事博士后研究。2020年7月加入東華大學(xué)材料學(xué)院/纖維材料改性國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室工作。研究方向?yàn)殡娀钚怨δ芨叻肿硬牧?、柔性電介質(zhì)能量存儲(chǔ)與能量收集、納米復(fù)合材料等，主持國家重點(diǎn)研發(fā)子課題1項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金青年基金1項(xiàng)和上海市項(xiàng)目（3項(xiàng)），入選上海市領(lǐng)軍人才（海外）。近五年來，以第一作者/通訊作者在Nature Communications、Nano Energy、Journal of Materials Chemistry C等國際期刊發(fā)表SCI論文15篇。擔(dān)任中國復(fù)合材料學(xué)會(huì)介電高分子復(fù)合材料與應(yīng)用專業(yè)委員會(huì)委員。

報(bào)告摘要：

聚合物電介質(zhì)材料具有優(yōu)異擊穿場強(qiáng)，在脈沖功率器件、混動(dòng)力汽車等領(lǐng)域極具應(yīng)用前景，但其低介電常數(shù)導(dǎo)致的低儲(chǔ)能密度不滿足電子器件微型化和高性能化的要求。聚偏氟乙烯（PVDF）基材料具有較高介電常數(shù)，但較難獲得儲(chǔ)能性能優(yōu)異的弛豫鐵電體。通過分子鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合成含氯的PVDF基三元共聚物可以將PVDF 轉(zhuǎn)化成弛豫鐵電體，但工藝復(fù)雜，成本高，且所得材料機(jī)械性能，擊穿強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性較差。基于以上考慮，本工作首先通過折疊熱壓法制得具有類弛豫鐵電特性的PVDF薄膜，使PVDF的儲(chǔ)能密度在外加電場為880 kV/mm 時(shí)達(dá)到39.8 J/cm3。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)展了卷繞熱壓法制備PVDF膜，通過連續(xù)邊界約束作用，進(jìn)一步優(yōu)化材料的多層級(jí)結(jié)構(gòu)，所得PVDF膜具有超高儲(chǔ)能密度50.2 J/cm3（1 GV/mm）和較高的儲(chǔ)能效率80%。該研究表明在加壓冷卻過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力可擴(kuò)大PVDF的分子鏈間間距，同時(shí)在去電場的過程中將由電場導(dǎo)致的偶極子反轉(zhuǎn)恢復(fù)到其原本的狀態(tài)，有效釋放存儲(chǔ)電能。此外，卷繞熱壓的方法，可結(jié)合柔性碳納米管膜電極，實(shí)現(xiàn)PVDF基薄膜電容器的有效組裝，具有廣泛應(yīng)用前景。