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5 发现点 2. 界面区极化交换耦合作用调控复合电介质材料介电性能理论与方法 复合电介质材料介电性能协同调控极为复杂,发展有效的调控理论与方法是该领域的难点和热点. 申请人提出了采用界面区极化交换耦合作用调控储能复合电介质介电性能的物理机制.通过多层级结构 设计调控无机填料与聚合物界面效应,在显微尺度设计并制备了核壳结构、边界层电容结构、纳微特异 结构等功能填料,在介观尺度设计并制备了具有拓扑结构的介电特性可调储能复合电介质,揭示了界面 区极化交换耦合作用有效调控储能复合电介质介电性能的理论与方法.(功能复合材料,代表作

5、6 和 专利 2) (1) 建立了耐高温高介电常数聚合物复合电介质材料的设计理论,发展了在原位聚合过程中形成核 壳结构功能填料调控聚合物复合电介质材料介电性能的方法.针对大多数常见聚合物用作介电材料时在 大约

70 o C 时击穿场强会严重降低的缺点(如S. Stankovich 等人

2006 年发表在 Nature 成果),设计具有优 异耐热性的高介电和高击穿场强的聚合物基复合电介质材料是该领域关键.申请人提出利用高耐热温度 (>

450o C)的聚酰亚胺(PI)作为复合电介质的基体,在PI 原位聚合的过程中通过控制聚合相关参数(聚合粘 度等),诱导形成核壳结构 BaTiO3@PI 功能填料,实现了 BaTiO3@颗粒在 PI 聚合物中以纳米尺度均匀分 散及兼具耐高温、高介电常数和高击穿场强聚合物复合电介质材料的可控制备,揭示了复合电介质材料 结构与性能的关系(图4). 上述成果一方面发展了一种原位包覆形成核壳结构纳米颗粒的方法, 另一方面 提出了耐高温、高介电常数和高击穿场强聚合物复合电介质材料的设计策略.该工作首次报道了耐高温 PI 复合电介质材料介电性能调控的成果,开辟了这类材料研究的新方向.(代表作 5) 图4. (a) BT/PI 原位聚合过程中形成的核壳结构 TEM 图, (b) BT/PI 复合薄膜介电常数与 BT 含量关系,(c) BT/PI 复合薄膜热失重 TG 曲线 (2) 提出了边界层电容结构陶瓷颗粒调控聚合物复合电介质材料介电性能的策略.通过控制边界层 电容器结构的核区直径和边界层厚度,获得具有巨介电常数的无机功能颗粒(如钛酸铜钙 CCTO 和锂钛 掺杂氧化镍 LTNO),随后采取原位聚合过程将........