轻质、高储能聚合物基介电纳米复合材料的设计、制备及结构与性能研究

高储能密度介电复合材料是高储能电容器用的关键性材料，因微电子器件向微、薄、轻方向的突飞猛进而具有广阔的应用前景和市场需求,但其核心技术被少数外国厂商所垄断。聚合物基复合材料因其绝缘性好、柔韧性佳、易加工等优点而在介电工程中备受推崇。单层石墨(SG)因具有导电性好、密度小、形状系数比大等性能而成为制备该类复合材料的优选填料。但如何实现SG在聚合物基体中的良好分散并形成无数"微电容器网络"是提高介电性能的难点。石墨的单层分散以及在基体中的规整排列是进一步解决上述难题的技术关键。本项目采用自探索的方法获得SG，用电场诱导的方法实现SG在基体中的规整排列，形成"聚合物-SG-聚合物"的"三明治"结构材料。揭示复合材料的界面键合机理及极化机理，建立渗流型介电复合材料的极化模型。旨在制备一种轻质、高储能、低成本且具有工业化应用前景的渗流型介电纳米复合材料。

本项目按计划完成工作。探讨了石墨烯的化学-热膨胀、化学-冷膨胀及氧化还原-超声剥离工艺，探索了一种高产率、易加工的石墨烯宏量制备技术；采用电场诱导的方法制备了“聚合物-石墨烯-聚合物”的“三明治”结构的复合材料，并研究其结构及介电性能的关系；考察了石墨烯的电性能、在基体中的取向等对其复合材料结构及介电性能的影响。系统地研究了不同基体、不同介质对聚合物基复合材料的结构及介电性能的影响。揭示复合材料的界面键合及极化机理。旨在制备一种轻质、高储能、低成本且具有工业化应用前景的渗流型介电纳米复合材料。将来建立理论模型，为新一代介电材料的发展提供理论积累和技术支撑。. 3年内参加材料类学术会议6次，邀请材料学专家进行学术交流4次，培养研究生1名。共发表论文9篇，申报专利3项。