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构建三维全有机骨架提高P(VDF-TrFE)基弛豫铁电聚合物介电强度的研究
结题报告
批准号:
52003153
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
陈杰
依托单位:
学科分类:
高分子材料制备
结题年份:
2023
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈杰
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中文摘要
弛豫铁电聚合物兼具高的介电常数、低的介电损耗以及快速的电响应速率,是一类极具潜力的介电、储能聚合物电介质。聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)(P(VDF-TrFE))基二元或三元共聚物是一类常见的弛豫铁电聚合物。然而,由于该类弛豫铁电聚合物的杨氏模量低,介电强度不高,导致最大储能密度较小。本项目针对P(VDF-TrFE)的共聚物体系,采用接枝-自组装-交联的串联式改性策略,在聚合物内部构建三维刚性全有机骨架结构,提高聚合物薄膜整体的杨氏模量,实现介电强度和最大储能容量的大幅度增加,具有拓展弛豫铁电聚合物在高电场下应用潜力的意义。研究接枝链段的化学组成和物理性质等对聚合物自组装和构建三维刚性全有机骨架的影响。调查三维刚性全有机骨架结构对提升弛豫铁电聚合物介电、储能性的积极作用,辅以理论模拟揭示介电性能和介电强度协同提高的机制。为发展储能及强电场应用高性能弛豫型铁电聚合物提供理论和技术支撑。
英文摘要
Relaxor ferroelectric polymers have high dielectric constant, low dielectric loss, and fast electrical response rate, which are a class of promising dielectric energy storage polymers. Poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene) (P(VDF-TrFE)) based binary or terpolymers are a common class of relaxor ferroelectric polymers. However, due to their low Young's modulus, the dielectric strength is not high, so the maximum energy storage density is relatively low. This project is aimed at building a three-dimensional rigid all-organic framework inside the polymers matrices for increasing the Young's modulus of P(VDF-TrFE)-based binary or terpolymers through the cooperative use of graft modification, self-assembly, and cross-linking reactions in series, and finally the high dielectric strength and storage density are achieved. It is of great significance to extend the application range of relaxor ferroelectric polymers in high electric field. The effects of chemical composition and physical properties of grafted segments on polymer self-assembly and construction of a three-dimensional rigid all-organic framework are investigated. The positive effects of the three-dimensional rigid all-organic framework on enhancing the dielectric and energy storage properties of relaxed ferroelectric polymers were studied, and theoretical simulations were used to reveal the mechanism of synergistic improvement of dielectric properties and dielectric strength. Provide theoretical and technical support for the development of high-performance relaxor ferroelectric polymers for energy storage and strong electric fields.
期刊论文列表
专著列表
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专利列表
Chemical adsorption on 2D dielectric nanosheets for matrix free nanocomposites with ultrahigh electrical energy storage
二维介电纳米片上的化学吸附用​​于具有超高电能存储的无基质纳米复合材料
DOI:10.1016/j.scib.2021.10.011
发表时间:2022-03-17
期刊:SCIENCE BULLETIN
影响因子:18.9
作者:Chen, Jie;Shen, Zhonghui;Huang, Xingyi
通讯作者:Huang, Xingyi
DOI:--
发表时间:2023
期刊:Advanced Materials
影响因子:--
作者:Jie Chen;Zhantao Pei;Yijie Liu;Kunming Shi;Yingke Zhu;Zhicheng Zhang;Pingkai Jiang;Xingyi Huang
通讯作者:Xingyi Huang
DOI:10.1038/s41586-022-05671-4
发表时间:2023-03-02
期刊:NATURE
影响因子:64.8
作者:Chen, Jie;Zhou, Yao;Wang, Qing
通讯作者:Wang, Qing
High-entropy polymer produces a giant electrocaloric effect at low fields
高熵聚合物在低场下产生巨大的电热效应
DOI:10.1038/s41586-021-04189-5
发表时间:2021-12-23
期刊:NATURE
影响因子:64.8
作者:Qian, Xiaoshi;Han, Donglin;Zhang, Q. M.
通讯作者:Zhang, Q. M.
DOI:10.1002/adfm.202307639
发表时间:2023-09
期刊:Advanced Functional Materials
影响因子:19
作者:Zhantao Pei;Yijie Liu;Wutong Zhao;Caiyi Yang;Shengtao Li;P. Jiang;Jie Chen;Xingyi Huang
通讯作者:Zhantao Pei;Yijie Liu;Wutong Zhao;Caiyi Yang;Shengtao Li;P. Jiang;Jie Chen;Xingyi Huang
主链不对称梯藩聚合物的制备及其高温电极化储能研究
  • 批准号:
    52373012
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    52万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    陈杰
  • 依托单位:
聚合诱导自组装刚性分子网络强化聚降冰片烯的高温电极化储能特性
  • 批准号:
    n/a
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    陈杰
  • 依托单位:
中国城镇住房制度变迁对居民福祉的影响研究:理论机制、效应评估与政策优化
  • 批准号:
    71974125
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    49.5万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    陈杰
  • 依托单位:
中国城市住房供应模式变迁对居民住房选择行为的影响及经济社会效应
  • 批准号:
    71573166
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    51.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    陈杰
  • 依托单位:
超级电容动力匹配特性及其匹配效益指数函数的研究
  • 批准号:
    50377026
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2003
  • 负责人:
    陈杰
  • 依托单位:
国内基金
海外基金