基于PVDF的复合材料的介电储能增强与二维片状MOFs

摘要 本研究成功地通过水热法制备了掺杂了四羧基苯基卟啉（TCPP）的MIL‐53(Ni)‐TCPP，并采用倾倒技术制造了聚偏氟乙烯（PVDF）复合薄膜。卟啉的加入增强了MIL‐53(Ni)的电子储存能力，使其能够在PVDF基体中作为微电容元件。因此，这种增强导致了混合薄膜的介电特性提高。此外，MIL‐53(Ni)‐TCPP可以减缓电子运动并减缓电树的扩展，从而提高混合薄膜中的击穿场强。研究结果表明，当复合薄膜中加入0.4 wt%的二维MIL‐53(Ni)‐TCPP纳米片时，其在1 kHz时的介电常数显著提高（约12.13），且高击穿场强（约260 kV/mm）。与PVDF薄膜（约9.75）相比，介电常数增加约24%，与击穿场强（约202 kV/mm）相比增加约29%，而介电损失保持在相对较低的水平（约0.046）。当场强达到峰值时，能量储存密度（约5.34 J/cm³）相比于纯PVDF薄膜（约1.71 J/cm³）增加了212.3%。本研究为获得高能量储存能力的聚合物基复合材料提供了一种可行的方法。