Name: application of a coupling agent to improve the dielectric properties of polymer-based nanocomposites
Uploaded: 2020-09-19T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Application of a Coupling Agent to Improve the Dielectric Properties of Polymer-Based Nanocomposites at JoVE.com

وقد دعم هذا العمل من قبل جامعة تاييوان للعلوم والتكنولوجيا البحث العلمي التمويل الأولي (20182028)، ومؤسسة بدء الدكتوراه لمقاطعة شانشي (20192006)، ومؤسسة العلوم الطبيعية لمقاطعة شانشي (201703D111003)، والمشروع الرئيسي للعلوم والتكنولوجيا في مقاطعة شانشي (MC2016-01)، ومشروع U610256 بدعم من المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين.

1. تعديل السطح من الحشو BT
<ol><li>إعداد 20 مل من الحل KH550 (1 wt٪ KH550 في 95 wt٪ المذيبات الإيثانول الماء) و ultrasonicate لمدة 15 دقيقة.</li>
	<li>وزن جسيمات نانو BT (أي حشو) و KH550 على التوالي، بحيث يمكن أن تكون مغلفة الحشو مع 1، 2، 3، 4، 5 wt٪ من وكيل اقتران. علاج 1 غرام من جسيمات نانوية BT في 1.057، 2.114، 3.171، 4.228، و 5.285 مل من KH550 ح...

<ol>
	<li>Lines, M. E., Glass, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Principles and applications of ferroelectrics and related materials. , (2001).</li><li>Nalwa, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook of low and high dielectric permittivity materials and their applications, phenomena, properties and applications. , (1999).</li><li>Kao, K. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Dielectric phenomena in solids. , (2004).</li><li>Tong, Y., Li, L., Liu, J., Zhang, K., Jiang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+coupling+agent+on+the+microstructure+and+dielectric+properties+of+free-standing+ceramic-polymer+composites.">Influence of coupling agent on the microstructure and dielectric properties of free-standing ceramic-polymer composites.</a> Materials Research Express. 6 (9), 095322 (2019).</li><li>Zhang, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+functionalization+of+poly(4-methyl-1-pentene)+films+for+high+energy+storage+applications.">Controlled functionalization of poly(4-methyl-1-pentene) films for high energy storage applications.</a> Journal of Materials Chemistry A. 4 (13), 4797-4807 (2016).</li><li>Zhang, L., Cheng, Z. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+polymer-based+0-3+composites+with+high+dielectric+constant.">Development of polymer-based 0-3 composites with high dielectric constant.</a> Journal of Advanced Dielectrics. 1 (04), 389-406 (2011).</li><li>Barsoum, M., Barsoum, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Fundamentals of ceramics. , (2002).</li><li>Jaffe, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Piezoelectric ceramics. , (2012).</li><li>Zhang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=All-organic+dielectric+nanocomposites+using+conducting+polypyrrole+nanoclips+as+filler.">All-organic dielectric nanocomposites using conducting polypyrrole nanoclips as filler.</a> Composites Science Technology. 167, 285-293 (2018).</li><li>Liao, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flexible+hdC-G+reinforced+polyimide+composites+with+high+dielectric+permittivity.">Flexible hdC-G reinforced polyimide composites with high dielectric permittivity.</a> Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 101, 50-58 (2017).</li><li>Xu, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+foldable+PANi@+CNTs/PU+dielectric+composites+toward+thin-film+capacitor+application.">Highly foldable PANi@ CNTs/PU dielectric composites toward thin-film capacitor application.</a> Materials Letters. 192, 25-28 (2017).</li><li>Zhang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nano-clip+based+composites+with+a+low+percolation+threshold+and+high+dielectric+constant.">Nano-clip based composites with a low percolation threshold and high dielectric constant.</a> Nano Energy. 26, 550-557 (2016).</li><li>Zhou, S., Zhou, G., Jiang, S., Fan, P., Hou, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flexible+and+refractory+tantalum+carbide-carbon+electrospun+nanofibers+with+high+modulus+and+electric+conductivity.">Flexible and refractory tantalum carbide-carbon electrospun nanofibers with high modulus and electric conductivity.</a> Materials Letters. 200, 97-100 (2017).</li><li>Zhang, L., Du, W., Nautiyal, A., Liu, Z., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+progress+on+nanostructured+conducting+polymers+and+composites:+synthesis,+application+and+future+aspects.">Recent progress on nanostructured conducting polymers and composites: synthesis, application and future aspects.</a> Science China Materials. 61 (3), 303-352 (2018).</li><li>Xie, Y., Yu, Y., Feng, Y., Jiang, W., Zhang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+Stretchable+Nanocomposites+with+High+Energy+Density+and+Low+Loss+from+Cross-Linked+PVDF+Filled+with+Poly(dopamine)+Encapsulated+BaTiO3.">Fabrication of Stretchable Nanocomposites with High Energy Density and Low Loss from Cross-Linked PVDF Filled with Poly(dopamine) Encapsulated BaTiO3.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 9 (3), 2995-3005 (2017).</li><li>Zhang, L., Wu, P., Li, Y., Cheng, Z. Y., Brewer, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+process+and+dielectric+properties+of+Ba0.5Sr0.5TiO3-P(VDF-CTFE)+nanocomposites.">Preparation process and dielectric properties of Ba0.5Sr0.5TiO3-P(VDF-CTFE) nanocomposites.</a> Composite Part B: Engineering. 56, 284-289 (2014).</li><li>Dang, Z. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fundamentals,+processes+and+applications+of+high-permittivity+polymer-matrix+composites.">Fundamentals, processes and applications of high-permittivity polymer-matrix composites.</a> Progress in Materials Science. 57 (4), 660-723 (2012).</li><li>Wu, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+coupling+agents+on+the+dielectric+properties+and+energy+storage+of+Ba0.5Sr0.5TiO3/P(VDF-CTFE)+nanocomposites.">Effect of coupling agents on the dielectric properties and energy storage of Ba0.5Sr0.5TiO3/P(VDF-CTFE) nanocomposites.</a> AIP Advances. 7 (7), 075210 (2017).</li><li>Zhang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Process+and+microstructure+to+achieve+ultra-high+dielectric+constant+in+ceramic-polymer+composites.">Process and microstructure to achieve ultra-high dielectric constant in ceramic-polymer composites.</a> Scientific Reports. 6, 35763 (2016).</li><li>Lu, X., Tong, Y., Cheng, Z. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+and+characterization+of+free-standing,+flexible+and+translucent+BaTiO3-P+(VDF-CTFE)+nanocomposite+films.">Fabrication and characterization of free-standing, flexible and translucent BaTiO3-P (VDF-CTFE) nanocomposite films.</a> Journal of Alloys and Compounds. 770, 327-334 (2019).</li><li>Goyal, R. K., Katkade, S. S., Mule, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dielectric,+mechanical+and+thermal+properties+of+polymer/BaTiO3+composites+for+embedded+capacitor.">Dielectric, mechanical and thermal properties of polymer/BaTiO3 composites for embedded capacitor.</a> Composites Part B: Engineering. 44 (1), 128-132 (2013).</li><li>Pan, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+discharge+and+highenergy+density+of+nanocomposite+capacitors+using+Ba0.6Sr0.4TiO3nanofibers.">Fast discharge and highenergy density of nanocomposite capacitors using Ba0.6Sr0.4TiO3nanofibers.</a> Ceramics International. 42 (13), 14667-14674 (2016).</li><li>Hu, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+dielectric+properties+of+poly(vinylidene+fluoride)/Ba0.6Sr0.4TiO3+composites.">Preparation and dielectric properties of poly(vinylidene fluoride)/Ba0.6Sr0.4TiO3 composites.</a> Journal of Alloys and Compounds. 619, 686-692 (2015).</li><li>Chen, Y., Chan, H. L. W., Choy, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanocrystalline+lead+titanate+and+lead+titanate/vinylidene+fluoride-trifluoroethylene+0-3+nanocomposites.">Nanocrystalline lead titanate and lead titanate/vinylidene fluoride-trifluoroethylene 0-3 nanocomposites.</a> Journal of the American Ceramic Society. 81 (5), 1231-1236 (1998).</li><li>Singh, P., Borkar, H., Singh, B. P., Singh, V. N., Kumar, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ferroelectric+polymer-ceramic+composite+thick+films+for+energy+storage+applications.">Ferroelectric polymer-ceramic composite thick films for energy storage applications.</a> AIP advances. 4 (8), 087117 (2014).</li><li>Dang, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fundamentals,+processes+and+applications+of+high-permittivity+polymer-matrix+composites.">Fundamentals, processes and applications of high-permittivity polymer-matrix composites.</a> Progress in Materials Science. 57 (4), 660-723 (2012).</li><li>Arbatti, M., Shan, X. B., Cheng, Z. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ceramic-Polymer+Composites+with+High+Dielectric+Constant.">Ceramic-Polymer Composites with High Dielectric Constant.</a> Advanced Materials. 19 (10), 1369-1372 (2007).</li><li>Fan, B., Liu, Y., He, D., Bai, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Achieving+polydimethylsiloxane/carbon+nanotube+(PDMS/CNT)+composites+with+extremely+low+dielectric+loss+and+adjustable+dielectric+constant+by+sandwich+structure.">Achieving polydimethylsiloxane/carbon nanotube (PDMS/CNT) composites with extremely low dielectric loss and adjustable dielectric constant by sandwich structure.</a> Applied Physics Letters. 112 (5), 052902 (2018).</li><li>Liao, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+surface-modified+TiO2+nanorod+array/P(VDF-HFP)+dielectric+capacitor+with+ultra-high+energy+density+and+efficiency.">A surface-modified TiO2 nanorod array/P(VDF-HFP) dielectric capacitor with ultra-high energy density and efficiency.</a> Journal of Materials Chemistry C. 5 (48), 12777-12784 (2017).</li><li>Mittal, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Silanes and Other Coupling Agents. 3, (2004).</li><li>Zhang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Superior+Energy+Storage+Performances+of+Polymer+Nanocomposites+via+Modification+of+Filler/Polymer+Interfaces.">Superior Energy Storage Performances of Polymer Nanocomposites via Modification of Filler/Polymer Interfaces.</a> Advanced Materials Interfaces. 5 (11), 1800096 (2018).</li><li>Yeh, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+and+optical+properties+of+PMMA-titania+hybrid+materials+prepared+by+sol-gel+approach+with+HEMA+as+coupling+agent.">Thermal and optical properties of PMMA-titania hybrid materials prepared by sol-gel approach with HEMA as coupling agent.</a> Journal of Applied Polymer Science. 94 (1), 400-405 (2004).</li><li>Yang, C., Song, H. S., Liu, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+coupling+agents+on+the+dielectric+properties+of+CaCu3Ti4O12/PVDF+composites.">Effect of coupling agents on the dielectric properties of CaCu3Ti4O12/PVDF composites.</a> Composites Part B: Engineering. 50, 180-186 (2013).</li><li>Iijima, M., Sato, N., Lenggoro, I. W., Kamiya, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+Modification+of+BaTiO3+Particles+by+Silane+Coupling+Agents+in+Different+Solvents+and+Their+Effect+on+Dielectric+Properties+of+BaTiO3/Epoxy+Composites.">Surface Modification of BaTiO3 Particles by Silane Coupling Agents in Different Solvents and Their Effect on Dielectric Properties of BaTiO3/Epoxy Composites.</a> Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 352 (1-3), 88-93 (2009).</li><li>Zhang, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+Dielectric+Tunability+of+Ba0.6Sr0.4TiO3/Poly(vinylidene+fluoride)+Composites+via+Interface+Modification+by+Silane+Coupling.">Enhanced Dielectric Tunability of Ba0.6Sr0.4TiO3/Poly(vinylidene fluoride) Composites via Interface Modification by Silane Coupling.</a> Agent. Composites Science and Technology. 129, 93-100 (2016).</li><li>Dang, Z. M., Wang, H. Y., Xu, H. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+Silane+Coupling+Agent+on+Morphology+and+Dielectric+Property+in+BaTiO3/Polyvinylidene+fluoride+Composites.">Influence of Silane Coupling Agent on Morphology and Dielectric Property in BaTiO3/Polyvinylidene fluoride Composites.</a> Applied Physics Letters. 89 (11), 112902 (2006).</li><li>Tong, Y., Zhang, L., Bass, P., Rolin, T. D., Cheng, Z. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+silane+coupling+agent+on+microstructure+and+properties+of+CCTO-P(VDF-CTFE)+composites.">Influence of silane coupling agent on microstructure and properties of CCTO-P(VDF-CTFE) composites.</a> Journal of Advanced Dielectrics. 8 (02), 1850008 (2018).</li><li>Shan, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> High dielectric constant 0-3 ceramic-polymer composites. , (2009).</li></ol>

كما نوقش أعلاه ، فإن الطريقة التي وضعها هذا العمل يمكن أن تحسن بنجاح أداء تخزين الطاقة من السيراميك البوليمر nanocomposites. لتحسين تأثير هذه الطريقة ، من المهم التحكم في كمية عامل الاقتران المستخدم في تعديل سطح السيراميك. بالنسبة للجسيمات النانوية الخزفية التي يبلغ قطرها 200 نانومتر تقريبًا، تم ...

وتتميز أساسا عازلة تطبيقها في أجهزة تخزين الطاقة الكهربائية باستخدام اثنين من المعايير الهامة: ثابت عازلة (εR)وقوة انهيار (Eب)1,2,3. بشكل عام، المواد العضوية مثل البولي بروبلين (PP) معرض E عالية ب (~10 2 MV /m)ومنخفضة ε r (في الغالب < 5)4،,5،,6 بينما المواد غير العضوية، خاصة ferroelectrics مثل BaTiO3، معرض عالية εr (103-104)وE منخفضة ب (~10 0 MV / م)6،7،8. في بعض التطبيقات، والمرونة والقدرة على تحمل الآثار الميكانيكية العالية هي أيضا مهمة لاصطناد المكثفاتعازلة 4. ولذلك، فمن المهم لتطوير أساليب لإعداد المركبات عازلة البوليمر القائم، وخاصة لتطوير أساليب منخفضة التكلفة لخلق عالية الأداء 0-3 nanocomposites مع ارتفاع εr وEب9،,10،,11،,12، 13،,13,14،,15،,16،,,18.17 لهذا الغرض، طرق إعداد على أساس مصفوفات البوليمرات الكهروئية مثل البوليمر القطبي PVDF و copolymers المرتبطة بها مقبولة على نطاق واسع نظرا لارتفاع εr (~10)4،19،20. في هذه nanocomposites ، الجسيمات مع ارتفاع ه ص، وخاصة السيراميك ferroelectric ، وقد استخدمت على نطاق واسع كما الحشو6،20،21،22،23،24،25.
عند تطوير أساليب لتصنيع مركبات السيراميك والبوليمر، وهناك قلق عام أن خصائص عازلة يمكن أن تتأثر بشكل كبير من قبل توزيع الحشو26. يتم تحديد تجانس المركبات عازلة ليس فقط من خلال أساليب التحضير، ولكن أيضا من قبل الرتمة بين المصفوفة وملء27. وقد ثبت من قبل العديد من الدراسات أن عدم التوحيد من مركبات السيراميك البوليمر يمكن القضاء عليها من قبل العمليات الفيزيائية مثل تدور طلاء28،29 والساخنة الضغط19،26. ومع ذلك، لا يغير أي من هاتين العمليتين الاتصال السطحي بين الحشو والمصفوفات؛ ولذلك، فإن المركبات التي أعدتها هذه الأساليب لا تزال محدودة في تحسين εr وEب19،27. بالإضافة إلى ذلك ، من وجهة نظر التصنيع ، والعمليات غير مريحة غير مرغوب فيها للعديد من التطبيقات لأنها يمكن أن تؤدي إلى عمليات التصنيع أكثر تعقيدابكثير 28،29. وفي هذا الصدد، هناك حاجة إلى طريقة بسيطة وفعالة.
حاليا، فإن الأسلوب الأكثر فعالية لتحسين التوافق من nanocomposites السيراميك البوليمر يقوم على معالجة جسيمات نانوية السيراميك، الذي يعدل كيمياء السطح بين الحشو والمصفوفات30،31. وقد أظهرت الدراسات الحديثة أن عوامل اقتران يمكن أن تكون مغلفة بسهولة على جسيمات نانوية السيراميك وتعديل فعال للارتق بين الحشو والمصفوفات دون التأثير على عملية الصب32،33،34،35،36. لتعديل السطح، فمن المقبول على نطاق واسع أن لكل نظام مركب، وهناك كمية مناسبة من وكيل اقتران، والذي يتوافق مع زيادة الحد الأقصى في كثافة تخزين الطاقة37؛ قد يؤدي وكيل اقتران الزائدة في المركبات في انخفاض في أداء المنتجات36,37,38. بالنسبة للمركبات العازلة باستخدام حشوات السيراميك بحجم النانو ، يتم التكهن بأن فعالية وكيل اقتران يعتمد بشكل رئيسي على مساحة السطح من الحشو. ومع ذلك، فإن الكمية الحرجة التي ستستخدم في كل نظام نانوي الحجم لم تحدد بعد. وباختصار، هناك حاجة إلى مزيد من البحوث لاستخدام عوامل اقتران لتطوير عمليات بسيطة لتصنيع نانوكومبوسات السيراميك البوليمر.
في هذا العمل، استخدمت BaTiO3 (BT)، المادة الحديدية الأكثر دراسة على نطاق واسع مع ثابت عازل عالية، كما الحشو، وP(VDF-CTFE) 91/9 mol٪ copolymer (VC91) واستخدمت مصفوفة البوليمر لإعداد مركبات السيراميك البوليمر. لتعديل سطح بريتيش تيليكوم nanofillers، تم شراؤها المتاحة تجاريا 3-aminopropyltriethoxysilane (KH550) واستخدامها كعامل اقتران. تم تحديد الكمية الحرجة من نظام النانو من خلال سلسلة من التجارب. طريقة سهلة ومنخفضة التكلفة وقابلة للتطبيق على نطاق واسع هو موضح لتحسين كثافة الطاقة من أنظمة نانو الحجم المركبة.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:827px;" width="826">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">3-Aminopropyltriethoxysilane (KH550)</td>
			<td style="width:184px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:161px;">440140</td>
			<td style="width:223px;">Liquid, Assay: 99%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">95 wt.% ethanol-water</td>
			<td style="width:184px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:161px;">459836</td>
			<td>Liquid, Assay: 99.5%</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:259px;">BaTiO3 nanoparticles</td>
			<td style="width:184px;">US Research Nanomaterials</td>
			<td style="width:161px;">US3830</td>
			<td>In a diameter of about 200 nm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">Ferroelectric tester</td>
			<td style="width:184px;">Radiant</td>
			<td style="width:161px;">Precision-LC100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">Glass substrates</td>
			<td style="width:184px;">Citoglas</td>
			<td style="width:161px;">16397</td>
			<td>75 x 25 mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">Gold coater</td>
			<td style="width:184px;">Pelco</td>
			<td style="width:161px;">SC-6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">High voltage supplier</td>
			<td style="width:184px;">Trek</td>
			<td style="width:161px;">610D</td>
			<td>10 kV</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">Impedance analyzer</td>
			<td style="width:184px;">Keysight</td>
			<td style="width:161px;">4294A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">N, N dimethylformamide</td>
			<td style="width:184px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:161px;">GEN002007</td>
			<td>Liquid</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">P(VDF-CTFE) 91/9 mol.% copolymer</td>
			<td style="width:184px;"></td>
			<td style="width:161px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:259px;">Scanning Electron Microscopy (SEM)</td>
			<td style="width:184px;">JEOL</td>
			<td style="width:161px;">JSM-7000F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:259px;">Vacuum oven</td>
			<td style="width:184px;">Heefei Kejing Materials Technology Co, Ltd</td>
			<td style="width:161px;">DZF-6020</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

application of a coupling agent to improve the dielectric properties of polymer-based nanocomposites

في هذا العمل، تم تطوير طريقة سهلة ومنخفضة التكلفة وقابلة للتطبيق على نطاق واسع لتحسين التوافق بين الحشو السيراميك ومصفوفة البوليمر بإضافة 3-aminopropyltthoxysilane (KH550) كعامل اقتران خلال عملية تصنيع شركة BaTiO3-P (VDF-CTFE) نانوكومبوست من خلال صب الحل. وتبين النتائج أن استخدام KH550 يمكن أن تعدل سطح خزفيات السيراميك. لذلك ، تم تحقيق قابلية جيدة على واجهة السيراميك والبوليمر ، وتم الحصول على أداء تخزين الطاقة المعززة من قبل كمية مناسبة من وكيل اقتران. ويمكن استخدام هذه الطريقة لإعداد المركبات المرنة، وهو أمر مرغوب فيه للغاية لإنتاج مكثفات الأفلام عالية الأداء. إذا تم استخدام كمية زائدة من عامل اقتران في هذه العملية، وكيل اقتران غير المرفقة يمكن أن تشارك في ردود الفعل المعقدة، مما يؤدي إلى انخفاض في ثابت عازلة وزيادة في فقدان عازلة.

الأفلام النانوية القائمة بذاتها مع محتويات مختلفة من الحشو تم تصنيعها بنجاح كما هو موضح في البروتوكول ، ووصفت بأنها xBT -VC91 ، حيث x هي نسبة حجم بريتيش تيليكوم في المركبات. وقد درست تأثير KH550 (وكيل اقتران) على مورفولوجيا والهياكل الدقيقة لهذه الأفلام BT-VC91 من قبل SEM وعرضها في الشكل 1</st...

Watch this Scientific Journal Video about Application of a Coupling Agent to Improve the Dielectric Properties of Polymer-Based Nanocomposites at JoVE.com

Application of a Coupling Agent to Improve the Dielectric Properties of Polymer-Based Nanocomposites

هنا ، ونحن نبرهن على بسيطة ومنخفضة التكلفة حل الصب عملية لتحسين التوافق بين حشو ومصفوفة من nanocomposites البوليمر على أساس باستخدام سطح تعديل BaTiO3 الحشو ، والتي يمكن أن تعزز بشكل فعال كثافة الطاقة من المركبات.

تطبيق عامل اقتران لتحسين خصائص عازلة من نانوكومبوسس القائم على البوليمر

In this work, an easy, low-cost, and widely applicable method was developed to improve the compatibility between the ceramic fillers and the polymer ...

ثبت أن استخدام وكيل اقتران التجارية يمكن أن تعدل سطح nanofillers السيراميك، وبالتالي، تم تحقيق الثبات جيدة على واجهة السيراميك البوليمر، وتم الحصول على أداء تخزين الطاقة المحسنة من قبل كمية مناسبة من وكيل اقتران. ويمكن استخدام الطريقة التي استحدثها هذا العمل في إعداد مركبات مرنة، وهو أمر مرغوب فيه للغاية لإنتاج مكثفات أفلام عالية الأداء. إعداد الحل KH550 مع 95 وزن في المئة المذيبات المائية الإيثانول من قبل 15 دقيقة فائقة sonication.علاج جسيمات نانو بريتيش تيليكوم في حلول KH550 من قبل 30 دقيقة فائقة سونيكيشن. في هذه العملية، وقياس الأوزان من KH550 وبريتيش تيليكوم الحشوات النانوية المغلفة مع واحد، اثنين، ثلاثة، أربعة، وخمسة في المئة من الوزن وكيل اقتران في الحل المخفف KH550 مع حجم من خمسة ملليلتر. يتبخر المذيبات المائية الإيثانول من المصفوفة في 80 درجة مئوية لمدة خمس ساعات، ثم إلى 120 درجة مئوية لمدة 12 ساعة في فرن فراغ.استخدام الجسيمات النانوية الجافة كما الحشو السطح المعدلة في إعداد nanocomposites BTVC-91. واحد، تم إعداد حل البوليمر القائم على DMF عن طريق حل 0.3 غرام من مساحيق البوليمر في 10 ملليلتر DMF في درجة حرارة الغرفة عن طريق التحريك المغناطيسي لمدة ثماني ساعات. اثنين، تمت إضافة الجسيمات النانوية الباريوم تيتانيت في الحل، ثم تليها مع 12 ساعة التحريك لتشكيل تعليق متجانسة وبالموجات فوق الصوتية لمدة 30 دقيقة.وفي عملية التحضير، استُخدمت كل من تيتانات الباريوم غير المعدلة وتيتانات الباريوم المغلفة بعامل اقتران. بعد ذلك ، تم إلقاء التعليق على ركيزة الطبقة المسخّن مسبقًا لصنع الأفلام. تم إسقاط ثلاثة ملليلترات من التعليق على كل من الركيزة الزجاجية.خمسة، ثم تم الاحتفاظ الركيزة الزجاج مع تعليق في الفرن في 70 درجة لمدة ثماني ساعات لتبخر المذيبات. ستة ، وأخيرا ، كما تم اطلاق سراح الأفلام المدلى بها من الركيزة الزجاجية وحصل على الأفلام القائمة بذاتها كانت محن في 160 درجة مئوية في الهواء لمدة 12 ساعة. وقد تم تصنيع الأفلام النانوية القائمة بذاتها بنجاح وفقا للبروتوكول.وقد تأكد من وزارة الشؤون البحرية أن الجسيمات النانوية الخزفية المعالجة بكمية مناسبة من عوامل الالاقتران التي يمكن توزيعها بشكل موحد في الألواح النانوية أثناء الصب؛ بينما قد تتسبب الكمية المفرطة من عامل الارتزاب في التفاعل بين الجسيمات النانوية الخزفية وتؤدي إلى تجميع الحشوات. ل nanocomposites مع محتوى حشو منخفض ، لم يتغير ثابت عازلة من المركبات أساسا مع كمية صغيرة من وكيل اقتران وينخفض قليلا مع زيادة حجم وكيل اقتران المستقبل. ل nanocomposites مع محتوى حشو عالية، والثابت عازلة من المركبات زيادة سلبية مع كمية صغيرة من وكيل اقتران وانخفاض حاد مع زيادة حجم وكيل اقتران المستقبل.من حيث فقدان عازلة ، و nanocomposites مع وكيل اقتران لديها خسارة عازلة أعلى من نانوكومبوست دون اقتران عامل. تم الحصول على نقاط القوة انهيار القصوى عندما تم استخدام اثنين من الوزن في المئة من وكيل اقتران. تم العثور على نقاط قوة انهيار أقل من نانوكومبوسيس مع كمية أعلى من وكيل اقتران.بسبب تعزيز نقاط القوة انهيار لدينا عالية نسبيا عالية التفريغ المسؤول كفاءة، تم تحسين كثافة الطاقة القصوى من nanocomposites مع كمية صغيرة من وكيل اقتران. في هذا العمل، استخدمت تيتانات الباريوم، والمواد الأكثر دراسة على نطاق واسع في مجال الحديد مع ثابت عازلة عالية كما الحشو. تم استخدام مادة PVDF-CTFE copolymer كمصفوفة بوليمر لإعداد مركبات البوليمر السيراميك.لتعديل سطح ألواح النانو الباريوم، تم شراء KH550 المتاحة تجارياً واستخدامها كعامل اقتران. أنها كمية حرجة من نظام نانوكومبوسي تم تحديدها من قبل سلسلة من التجارب. وقد ثبت سهلة ومنخفضة التكلفة ، وطريقة تطبيقية على نطاق واسع لتحسين كثافة الطاقة من نظام نانو الحجم المركب.

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Physics

Engineering

Unit 1

Capacitance

SCIENTISTS IN ACTION

Using Microwave and Macroscopic Samples of Dielectric Solids to Study the Photonic Properties of Disordered Photonic Bandgap Materials

باستخدام الميكروويف وعينات ترى بالعين المجردة وعازل المواد الصلبة لدراسة خصائص الضوئية من المختلين المواد الضوئية فرق الطاقة

Recently, disordered photonic materials have been suggested as an alternative to periodic crystals for the formation of a complete photonic bandgap (PBG). ...

The Preparation of Electrohydrodynamic Bridges from Polar Dielectric Liquids

لإعداد Electrohydrodynamic جسور من السوائل القطبية عازل

Horizontal and vertical liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields (8-20 kV/cm) and ...

In Situ Time-dependent Dielectric Breakdown in the Transmission Electron Microscope: A Possibility to Understand the Failure Mechanism in Microelectronic Devices

In Situ Time-dependent Dielectric Breakdown in the Transmission Electron Microscope: A Possibility to Understand the Failure Mechanism in Microelectronic Devices

في انهيار العزل الكهربائي الموضعي الوقت المعتمد في نقل الكترون المجهر: إمكانية لفهم آلية الفشل في الأجهزة الإلكترونية الدقيقة

The time-dependent dielectric breakdown (TDDB) in on-chip interconnect stacks is one of the most critical failure mechanisms for microelectronic devices. ...

Fabrication Process of Silicone-based Dielectric Elastomer Actuators

عملية تصنيع عازل المرنة الأجهزة التنفيذية القائمة على السيليكون

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an ...

Electroactive Polymer Nanoparticles Exhibiting Photothermal Properties

خصائص Electroactive البوليمر النانوية نستعرض ضوئي؛ ضوحراري

A method for the synthesis of electroactive polymers is demonstrated, starting with the synthesis of extended conjugation monomers using a three-step ...

Measuring Spray Droplet Size from Agricultural Nozzles Using Laser Diffraction

قياس بخاخ الرذاذ الحجم من الفوهات الزراعية عن طريق الليزر حيود

When making an application of any crop protection material such as an herbicide or pesticide, the applicator uses a variety of skills and information to ...

Optical Trap Loading of Dielectric Microparticles In Air

فخ تحميل البصري للعازل المجهرية الدقيقة في الهواء

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly ...

New Application of an Atmospheric Pressure Plasma Jet as a Neuro-protective Agent Against Glucose Deprivation-induced Injury of SH-SY5Y Cells

تطبيق جديد لطائرة البلازما الضغط الجوي كعامل العصبية واقية ضد الإصابات الناجمة عن الحرمان الجلوكوز خلايا ش SY5Y

The atmospheric pressure plasma jet (APPJ) has attracted the attention of many researchers from multiple disciplines in recent years because its emissions ...

Determination of the Excitation and Coupling Rates Between Light Emitters and Surface Plasmon Polaritons

تصميم الإثارة وتقارن معدلات بين بولاريتونس السطحية مأكل مثل الطحين وبواعث الخفيفة

We have developed a unique method to measure the excitation and coupling rates between the light emitters and surface plasmon polaritons (SPPs) arising ...