三層アーキテクチャを持つ高エネルギー密度誘電体ポリマーナノコンポジット

高い電気エネルギー密度を持つ先進的な誘電体材料の開発は、現代のエレクトロニクスおよび電力システムにおいて極めて重要です。ここでは、高いエネルギー密度とパワー密度を持つ新しい種類の多層構造ポリマーナノコンポジットを紹介します。三層構造の外層は、ポリ（ビニリデンフルオライド）（PVDF）マトリックス中に分散された窒化ホウ素ナノシートで構成され、高いブレークダウン強度を提供します。一方、バリウムストロンチウムチタン酸化物ナノワイヤーを用いたPVDFが中央層を形成し、結果的に生成されるコンポジットの高い誘電率を保証します。フィラー含有量が電気的偏極、ブレークダウン強度、およびエネルギー密度に及ぼす影響を調査します。層状ナノコンポジットにおける電気樹木形成のモデリングと実験的ブレークダウン結果の検証を行うためにシミュレーションが実施されます。最適化されたフィラー含有量を持つ三層ポリマーナノコンポジットは、588 MV m −1 のワイブルブレークダウン強度で20.5 J cm −3の放出エネルギー密度を示し、これまで報告された中で最も高い放出エネルギー密度の一つです。さらに、このナノコンポジットは0.91 MW cm −3の優れたパワー密度を示し、商業的に入手可能な二軸延伸ポリプロピレンの九倍以上です。この研究の結果は、高性能誘電体ポリマーナノコンポジットの新しい設計パラダイムを提供します。