Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
PMMA-LZO Composite Dielectric Film with an Improved Energy Storage Density
Tóm tắt
Vật liệu lưu trữ năng lượng trong các thiết bị điện tử hiện đại và hệ thống năng lượng tái tạo là điều không thể tránh khỏi. Việc đưa các chất độn vô cơ vào ma trận polyme là một lựa chọn đầy hứa hẹn cho sự phát triển của các vật liệu lưu trữ có mật độ năng lượng cao. Sự tụ tập của các chất độn vô cơ trong ma trận polyme và sự phân tách pha vẫn là những trở ngại chính đối với việc ứng dụng hiệu quả các hợp chất cho lưu trữ năng lượng. Ở đây, sự chú ý chính được tập trung vào việc đạt được sự phân bố đồng đều của chất độn LZO (Oxide Lanthanum Zirconium) có hằng số điện lớn trong ma trận PMMA (Polymethylmethacrylate) để nâng cao hằng số điện và mật độ lưu trữ năng lượng của PMMA trong khi giữ tổn thất điện môi ở mức tối thiểu. Chúng tôi đã chuẩn bị các phim hợp chất PMMA-LZO với hàm lượng LZO thay đổi bằng cách trộn hỗ trợ siêu âm và sau đó phủ lớp dung dịch lên kính phủ ITO (Indium tin oxide). Ảnh hưởng của hàm lượng LZO đến các tính chất điện môi của các phim LZO-PMMA đã được nghiên cứu. Hằng số điện (k) của PMMA được tìm thấy đã tăng từ 3.1 lên 15.3 tại tải trọng LZO 15 vol.% với tổn thất điện môi là 0.0582. Tuy nhiên, PMMA tải trọng LZO 10 vol.% cho thấy hằng số điện được cải thiện là 13.4 trong khi tổn thất điện môi vẫn giữ nguyên như PMMA tinh khiết. Các phim LZO-PMMA với tải trọng LZO 10 vol.% và 15 vol.% thể hiện mật độ năng lượng tối đa lần lượt là 5.94 J cm−3 và 6.53 J cm−3. Tổng thể, tải trọng LZO 10 vol.% được tìm thấy là tối ưu để đạt được một phim ổn định với các tính chất điện môi được cải thiện. Công trình này cung cấp một phương pháp khả thi cho sự phát triển của các vật liệu linh hoạt, mật độ năng lượng cao với tổn thất điện môi tối thiểu.
Từ khóa
#Vật liệu lưu trữ năng lượng #PMMA #LZO #tính chất điện môi #mật độ năng lượng caoTài liệu tham khảo
E. Ruiz-Hitzky, P. Aranda, M. Darder, and M. Ogawa, Chem. Soc. Rev. 40, 801–828 (2011).
B. Arkles, MRS Bull. 26, 402–408 (2001).
M. Oliveira, R. Nogueira, and A. Machado, React. Funct. Polym. 72, 703–712 (2012).
D.H. Kuo, C.C. Chang, T.Y. Su, W.K. Wang, and B.Y. Lin, J. Eur. Ceram. Soc. 21, 1171 (2001).
S.H. Xie, B.K. Zhu, and Z.K. Xu, Mater. Lett. 59, 2403 (2005).
P. Thomas, K.T. Varughese, K. Dwarakanath, and K.B.R. Varma, Compos. Sci. Technol. 70, 539–545 (2010).
Y. Xia, J. Chen, Z. Zhu, Q. Zhang, H. Yang, and Q. Wang, RSC Adv. 8, 4032–4038 (2018).
Z. Feng, Y. Hao, M. Bi, Q. Dai, and K. Bi, IET Nanodielectrics. 1, 60–66 (2018).
N. Guo, S.A. DiBenedetto, P. Tewari, M.T. Lanagan, M.A. Ratner, and T.J. Marks, Chem. Mater. 22, 1567 (2010).
N. Guo, S. DiBenedetto, D. Kwon, L. Wang, M. Russell, M. Lanagan, A. Facchetti, and T. Marks, J. Am. Chem. Soc. 129, 766 (2007).
L.A. Fredin, Z. Li, M.A. Ratner, M.T. Lanagan, and T.J. Marks, Adv. Mater. 24, 5946 (2012).
L.A. Fredin, Z. Li, M.T. Lanagan, M.A. Ratner, and T.J. Marks, Adv. Funct. Mater. 23, 3560 (2013).
L.A. Fredin, Z. Li, M.T. Lanagan, M.A. Ratner, and T.J. Marks, ACS Nano. 7, 396 (2013).
L.Y. Xie, X.Y. Huang, C. Wu, and P.K. Jiang, J. Mater. Chem. 21, 5897 (2011).
K. Yang, X.Y. Huang, L.Y. Xie, C. Wu, P.K. Jiang, and T. Tanaka, Macromol. Rapid Commun. 33, 1921 (2012).
L.Y. Xie, X.Y. Huang, Y.H. Huang, K. Yang, and P.K. Jiang, J. Phys. Chem. C 117, 22525 (2013).
K.N. Woods, T.-H. Chiang, P.N. Plassmeyer, M.G. Kast, A.C. Lygo, A.K. Grealish, S.W. Boettcher, and C.J. Page, ACS Appl. Mater. Interfaces. 9, 10897 (2017).
X. Huang and P. Jiang, Adv. Mater. 27, 546 (2015).
M.K. Kumar and J.T. Kalathi, J. Alloys Compd. 748, 348 (2018).
H. Luo, D. Zhang, C. Jiang, X. Yuan, C. Chen, and K. Zhou, ACS Appl. Mater. Interfaces. 7, 8061–8069 (2015).
L. Kong, I. Karatchevtseva, D.J. Gregg, M.G. Blackford, R. Holmes, and G. Triani, J. Am. Ceram. Soc. 96, 935 (2013).
V. Cloet, J. Feys, R. Hühne, S. Hoste, and I. Van Driessche, J. Solid State Chem. 182, 37 (2009).
F. Wen, Z. Xu, W. Xia, H. Ye, X. Wei, and Z. Zhang, J. Electron. Mater. 42, 3489 (2013).
S. Moharana, M.K. Chopkar, and R.N. Mahaling, J. Electron. Mater. 48, 1714 (2019).
M. Samet, V. Levchenko, G. Boiteux, G. Seytre, A. Kallel, and A. Serghei, J. Chem. Phys. 142, 194703 (2015).
N. Jayasundere and B.V. Smith, J. Appl. Phys. 73, 2462 (1993).
S.P. Samant, C.A. Grabowski, K. Kisslinger, K.G. Yager, G. Yuan, S.K. Satija, M.F. Durstock, D. Raghavan, and A. Karim, ACS Appl. Mater. Interfaces. 8, 7966 (2016).
Z.M. Dang, J.K. Yuan, J.W. Zha, T. Zhou, S.T. Li, and G.H. Hu, Prog. Mater Sci. 57, 660 (2012).