基于高储能效率的二维纳米复合介电材料的制备方法   0    0

本发明涉及一种基于高储能效率的新型二维纳米复合介电材料的制备方法。常见电容器材料有聚合物材料和铁电陶瓷材料两类，均存在各自问题。本发明方法首先采用水热共沉淀法合成Zn(1‑x)MxO@MoS2纳米粉末，其中Zn(1‑x)MxO纳米颗粒为二维纳米复合填料，是对ZnO纳米颗粒进行处理，掺杂其他金属颗粒Co、Ni或Fe形成的复合结构。将聚合物完全溶解在极性溶液中，形成聚合物溶液。然后将Zn(1‑x)MxO@MoS2纳米粉末添加到聚合物溶液中，搅拌形成混合液。将混合液超声、搅拌重复处理多次，形成悬浮液，将悬浮液制备薄膜，最后将薄膜保温、淬火处理后得到复合薄膜材料。本发明方法制备的复合薄膜具有韧性好、厚度薄、介电常数高、储能密度高、损耗小的特点，制备方法简单，易于大批量生产。

1.基于高储能效率的二维纳米复合介电材料的制备方法，其特征在于该方法具体如下：
步骤
1.采用水热共沉淀法合成Zn(1‑x)MxO@MoS2纳米粉末，具体方法是：
(1)将聚醚酰亚胺加入L升去离子水中充分溶解，然后加入Zn(1‑x)MxO纳米颗粒，每升去离子水中加入1～4g聚醚酰亚胺、0.5～2g Zn(1‑x)MxO纳米颗粒；再加入L/30～L/20升的去离子水，超声并搅拌至纳米粉末分散在去离子水中，得到聚醚酰亚胺和Zn(1‑x)MxO的混合液，混合液保持0.5～1h，形成Zn(1‑x)MxO‑PEI混合形式溶液；所述的Zn(1‑x)MxO纳米颗粒为二维纳米复合填料，是对ZnO纳米颗粒进行处理，掺杂其他金属颗粒M形成的复合结构，其他金属颗粒M为Co、Ni或Fe，x＝0.1～0.8；
(2)将MoS2溶于去离子水中，混合液体超声并搅拌2～10次，得到MoS2混合液；每升去离子水中加入0.5～5g的MoS2；
(3)将L/30～L/20升的MoS2混合液倒入Zn(1‑x)MxO‑PEI混合形式溶液中，超声处理0.5～
1h，形成MoS2‑PEI‑Zn(1‑x)MxO结构溶液；
(4)对MoS2‑PEI‑Zn(1‑x)MxO结构溶液进行离心分离，所得混合物通过去离子水和乙醇清洗2～10次并干燥，得到壳核结构的Zn(1‑x)MxO@MoS2纳米粉末；
步骤
2.将聚合物添加到装有磁力搅拌器的极性溶液中，充分搅拌，直至完全溶解，形成澄清透明的聚合物溶液；每升极性溶液中加入1～100g的聚合物；
步骤
3.将Zn(1‑x)MxO@MoS2纳米粉末添加到聚合物溶液中，放入磁力搅拌器，搅拌至无沉淀出现，形成混合液；每升聚合物溶液加入0.1～10g的Zn(1‑x)MxO@MoS2纳米粉末；
步骤
4.将混合液放入超声机超声0.5～1h，取出后再搅拌0.5～1h，如此重复2～10次，最后一次搅拌前加入过氧化二苯甲酰作为交联剂，形成悬浮液，每升混合液加入0.5～2g的交联剂；
步骤
5.将悬浮液均匀涂覆到玻片上，或者采用流延机流延出厚度为5～50μm的复合材料膜，70～100℃下加热1～2h，使溶剂完全蒸发，得到薄膜；
步骤
6.将薄膜在180～220℃下保温0.5～3h，随后立即放入‑196～0℃的低温环境中淬火处理3～10min，得到复合薄膜材料。

2.如权利要求1所述的基于高储能效率的二维纳米复合介电材料的制备方法，其特征在于：步骤2中所述的聚合物为聚偏氟乙烯PVDF或基于聚偏氟乙烯PVDF的P(VDF‑CTFE)、P(VDF‑TrFE)、P(VDF‑CTFE‑TrFE)、P(VDF‑HFP)中的一种。

3.如权利要求1所述的基于高储能效率的二维纳米复合介电材料的制备方法，其特征在于：步骤2中所述的极性溶液为DMF、NMP或DMAC的分析纯溶剂。