钛酸钡与聚（芳ylene醚腈）复合材料的热拉伸处理以提高能量存储密度

《Polymer Composites》：Hot-Stretching of Barium Titanate and Poly(Arylene Ether Nitrile) Composites for Enhanced Energy Storage Density

高能密度聚合物复合材料通过热拉伸磺化聚芳基醚亚胺功能化钡钛矿纳米颗粒增强实现，介电常数7.04，击穿强度198.1 kV/mm，能量密度1.22 J/cm3（较原材料提升50%）。

　　

摘要

高性能介电聚合物复合材料对于推动储能技术的发展至关重要。然而，由于同时提高介电常数和击穿强度的挑战，聚合物介电复合材料的储能能力仍然受到限制。本文展示了由聚芳醚腈（PEN）和磺化聚芳醚腈（SPEN）功能化的钛酸钡纳米颗粒（BTNP）（SPEN@BTNP）组成的热拉伸复合材料的优异储能性能。由于SPEN与PEN的主链结构相似，SPEN@BTNP在PEN基体中分散得很好。因此，在填充量为20%（重量百分比）的情况下，观察到介电常数达到6.60（10^3 Hz），储能密度为1.07 J·cm^-3。经过单轴热拉伸后，这些复合材料的介电常数和击穿强度进一步提高。特别是在填充量为20%时，热拉伸复合材料的介电常数达到7.04，击穿强度达到198.1 kV/mm。因此，这种热拉伸复合材料的能量密度为1.22 J·cm^-3，比原始PEN（0.82 J·cm^-3）高出50%。这些PEN复合材料的优异能量密度表明，单轴热拉伸是提高介电聚合物复合材料能量密度的有效方法。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。