纳米纤维填充聚醚酰亚胺PEI的优异储能性能是如何实现的？

随着风能、太阳能、潮汐能等一些清洁能源转换和储能的逐步商业化，对轻量化、柔性化、集成化、高效的高性能电容器的需求越来越大。介电电容器广泛用于多种类型的脉冲电源系统，通过控制和存储电荷和电能来存储能量和提高电源效率 ，根据电场极化行为的不同，介质电容器中使用的介质材料可分为非线性介质和线性介质。

其中，在有机聚合物中，聚醚酰亚胺（PEI）由于其低介电损耗、高击穿强度、优异的耐热性、耐化学性和尺寸稳定性而受到更多关注。有研究发现，纳米材料的低负载量 (<0.5 vol%) 可以将 PEI 的介电常数提高 50% 以上 ，其中，选择 PEI 作为基体，并挑选出具有钙钛矿结构、低介电损耗和高介电常数的BaTiO 3 (BT) 作为无机填料。通过溶胶-凝胶法和静电纺丝工艺获得一维BT纳米纤维。

更值得一提的是，通过改变BaTiO 3的直径纳米纤维 (BT NFs)填充的PEI材料，你会发现 1D 纳米纤维填料的尺寸对聚醚酰亚胺PEI复合薄膜中电场分布有所影响。当复PEI复合材料中的电场分布越合理，其E b越大，U e越高。

在室温下，BT NFs 的介电常数（ε英国电信~1400–2500) 与PEI聚合物相比非常大 。然而，以PEI为基体作为填料的介电常数差异较大，其会增强PEI中的局部电场强度，从而使击穿强度大大降低。为了减少界面极化和提高界面绝缘性，BT NFs被涂上适当厚度的SiO 2壳层以形成核壳结构,不仅具有出色的导热性和出色的绝缘性。

在PEI填料在同一方向上的高度定向分布将阻碍复合材料中导电路径的形成，从而增加E b。为了实现优异的综合储能特性，综合考虑了基体、填料、界面的选择和优化，并研究了复合材料内部电场分布的合理性。因此，由纳米材料填充的PEI材料具有优异的综合储能特性提高聚合物基复合材料的综合储能特性。