ポリイミドの誘電率とエネルギー貯蔵特性を大幅に向上させ、優れた熱安定性を備えたBATIO3複合フィルムの還元

この作業では、還元雰囲気（95N2/5H2）で焼結された多数の欠陥を持つBATIO3（RBT）粒子を、修飾子または界面活性剤成分を使用せずにポリイミド（PI）マトリックスに導入しました。in situ重合法によって製造されたRBT/PI複合フィルムは、誘電率とエネルギー貯蔵密度が大幅に増強されました。純粋なPI（εR= 4.1）と比較して、30 wt％RBTのRBT/PI複合材の誘電率は最大31.6に達しました（TgΔ= 0.031@1000 kHz）。そのエネルギー貯蔵密度（2628 kV cm-1で9.7 j cm-3）は、純粋なPi（3251 kv cm-1で1.9 j cm-3）よりも400％以上増強され、エネルギー密度よりも大きかった最高の市販の二軸指向 - ポリプロピレン（BOPP）（6400 kV cm-1で1.2 j cm-3）。RBT/PIコンポジットフィルムの線形誘電性能により、エネルギー貯蔵効率は約90％でした。改善された誘電率とエネルギー貯蔵密度は、2つのフェーズ間の界面相互作用の複合効果と、還元大気によって誘導されるRBTの表面欠陥に起因する可能性があります。したがって、高誘電率、エネルギー貯蔵密度、貯蔵効率を備えたRBT/PI複合フィルムは、埋め込みコンデンサの調製に潜在的な用途を持つ可能性があります。

In this work, reduced BaTiO3 (rBT) particles with a large number of defects sintered in a reducing atmosphere (95N2/5H2) were introduced into polyimide (PI) matrix without using any modifier or surfactant components. The rBT/PI composite films fabricated by an in situ polymerization method showed significantly enhanced dielectric constant and energy storage density. The dielectric constant of the rBT/PI composite with 30 wt% rBT reached up to 31.6, while maintaining lower loss (tg δ = 0.031@1000 kHz) compared to pure PI (ε r = 4.1). Its energy storage density (9.7 J cm-3 at 2628 kV cm-1) was enhanced by more than 400% over that of pure PI (1.9 J cm-3 at 3251 kV cm-1), and was greater than the energy density of the best commercial biaxially-oriented-polypropylenes (BOPP) (1.2 J cm-3 at 6400 kV cm-1). The energy storage efficiency was around 90% due to the linear dielectric performance of rBT/PI composite films. The improved dielectric constant and energy storage density could be attributed to the combined effect of the interface interaction between two phases and the surface defects of rBT induced by the reducing atmosphere. Therefore, rBT/PI composite films with high dielectric constant, energy storage density and storage efficiency may have potential applications in the preparation of embedded capacitors.