本發(fā)明屬于全有機(jī)介質(zhì)領(lǐng)域，具體涉及一種三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)及其制備方法。

背景技術(shù)：

全有機(jī)介質(zhì)具有兼容性好、韌性好、工藝方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在儲能領(lǐng)域內(nèi)具有廣闊的應(yīng)用前景。聚合物體系內(nèi)聚偏氟乙烯(化學(xué)名稱為pvdf)和聚(偏氟乙烯-三氟乙烯-氯二氟乙烯)(化學(xué)名稱為p(vdf-trfe-cfe))因具有優(yōu)異性能，如較高的介電和擊穿特性，良好的化學(xué)穩(wěn)定性和可加工特性等而被廣泛應(yīng)用。但傳統(tǒng)純聚合物介質(zhì)材料面臨的主要問題是介電常數(shù)小，極化強(qiáng)度低，這在一定程度上限制了其儲存電能的能力，造成介質(zhì)儲能密度較低的問題。而通過將高介電常數(shù)陶瓷填料加入到聚合物的方法來提高極化強(qiáng)度，卻會增大材料的介質(zhì)損耗、降低其擊穿電場。因此，如何克服介質(zhì)儲能密度較低、損耗較高的不足，提供一種既具有較高儲能密度又具有較低介質(zhì)損耗的介質(zhì)已經(jīng)成為介質(zhì)領(lǐng)域急需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是為了解決介質(zhì)儲能密度較低、損耗較高的技術(shù)問題，提供了一種三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)及其制備方法。

本發(fā)明三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的上下層為pvdf致密膜，中間層為p(vdf-trfe-cfe)纖維薄膜,三層結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)經(jīng)熱壓相結(jié)合。

所述pvdf致密膜的厚度為5-15μm，所述p(vdf-trfe-cfe)纖維薄膜的厚度為5-30μm。

本發(fā)明一種三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的制備方法步驟如下：

一、將pvdf和p(vdf-trfe-cfe)按比例分別溶解在dmf溶劑中，在一定溫度下攪拌制得膠體狀態(tài)的pvdf和p(vdf-trfe-cfe)；

二、將步驟一制得的pvdf膠體置于真空箱內(nèi)，室溫下抽真空后靜置一定時間，將適量的pvdf膠體緩慢傾倒至干凈玻璃基板上，利用流延法將膠體刮涂到玻璃基板上，將帶有pvdf膠體的玻璃基板置于真空烘箱內(nèi)，抽真空后烘干，然后將溫度升高并保溫一定時間，迅速取出帶有pvdf膠體的玻璃基板放置在冰水中，進(jìn)行淬火處理，制得pvdf致密膜；

三、將步驟一制得的p(vdf-trfe-cfe)膠體排除氣泡，用注射器抽取p(vdf-trfe-cfe)膠體，選取型號為23g金屬針頭進(jìn)行紡絲，紡絲結(jié)束后，將制得的p(vdf-trfe-cfe)纖維放置在真空烘箱內(nèi)進(jìn)行熱處理，制得p(vdf-trfe-cfe)纖維薄膜；

四、以步驟二制得的pvdf致密膜為三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的上下層，以步驟三制得的p(vdf-trfe-cfe)纖維薄膜為中間層，將三層介質(zhì)放置在模板中，利用熱壓工藝熱壓成型，制得p/ptcf/p三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)。

步驟一所述pvdf和p(vdf-trfe-cfe)與dmf的比例均為1g:(8-15)ml。

步驟一所述攪拌溫度為40-60℃，攪拌時間為12-24h。

步驟二所述pvdf膠體在室溫下抽真空后靜置時間為12h。

步驟二所述將帶有pvdf膠體的玻璃基板置于真空烘箱內(nèi)，抽真空后在60-80℃下烘干5-10h后，將溫度升至180-210℃保溫5-10min，迅速取出帶有pvdf膠體的玻璃基板放置在冰水中，進(jìn)行淬火處理。

步驟三所述紡絲過程中注射器的推進(jìn)速度為0.1-0.5mm/min，接收滾筒的轉(zhuǎn)速為80-120r/min，注射器噴頭到接收滾筒的距離為5-25cm，針頭和滾筒同時施加的正負(fù)電壓為v+＝3-15kv，v-＝3-15kv。

步驟三所述熱處理的溫度是60℃，熱處理時間是10h。

步驟四所述熱壓工藝是利用平板硫化機(jī)將三層介質(zhì)熱壓成型，其中熱壓溫度為120-160℃，在15mpa下，熱壓1-10min，并通過水冷迅速將三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的溫度降至室溫。

本發(fā)明提供的一種三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)，其中間層為具有高介電常數(shù)(εr～56)的p(vdf-trfe-cfe)纖維薄膜，上下層是經(jīng)淬火處理含弱極性γ相的pvdf致密膜，利用熱壓工藝制備而成。由于中間層的p(vdf-trfe-cfe)具有較高的介電常數(shù)和擊穿強(qiáng)度，可以提升全有機(jī)介質(zhì)整體的介電常數(shù)和擊穿場強(qiáng)；并且由于p(vdf-trfe-cfe)與pvdf相容性較高，而且當(dāng)其是纖維膜狀態(tài)時，具有大長徑比的纖維結(jié)構(gòu)會抑制或阻礙電樹枝的延伸，進(jìn)一步提升介質(zhì)的擊穿強(qiáng)度；另外由于pvdf和p(vdf-trfe-cfe)的介電差異性較大，當(dāng)介質(zhì)呈現(xiàn)三層結(jié)構(gòu)時，外部電場會在介質(zhì)內(nèi)部重新分布，降低了每層膜介質(zhì)所承擔(dān)的場強(qiáng)大小，降低了全有機(jī)介質(zhì)的擊穿概率。

本發(fā)明三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)可以顯著提升聚合物材料的介電常數(shù)和擊穿場強(qiáng)，提高儲能特性，同時具有較低的損耗，維持了聚合物優(yōu)異的電絕緣與機(jī)械特性。

本發(fā)明提供的三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的制備方法工藝簡單，所需設(shè)備價格低廉，降低了全有機(jī)介質(zhì)的生產(chǎn)成本，適用于規(guī)?；a(chǎn)。

附圖說明

圖1實(shí)施例1、實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二制得的三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的x射線衍射圖譜，

圖1中(a1)是p/ptc/p三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的x射線衍射圖譜，

圖1中(a2)是(a1)局部放大圖，

圖1中(b1)是p/ptcf/p三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的x射線衍射圖譜，

圖1中(b2)是(b1)局部放大圖。

圖2實(shí)施例1制得的p/ptcf/p三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的斷面掃描電鏡圖。

圖3實(shí)驗(yàn)二制得的p/ptc/p三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的斷面掃描電鏡圖。

圖4實(shí)施例1、實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二制得的三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的介電常數(shù)與頻率的關(guān)系圖。

圖5實(shí)施例1、實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二制得的三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的電導(dǎo)率、損耗與頻率的關(guān)系圖。

圖6實(shí)施例1、實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二制得的三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的威布爾分布圖。

圖7實(shí)施例1、實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二制得的三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的電位移強(qiáng)度和儲能特性圖譜，

圖7中(a)是p/ptc/p三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的d-e電滯回線，

圖7中(b)是p/ptcf/p三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的d-e電滯回線，

圖7中(c)是p/ptc/p三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的儲能特性與電場的關(guān)系圖，

圖7中(d)是p/ptcf/p三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的儲能特性與電場的關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式間的任意組合。

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式一種三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)及其制備方法：

本發(fā)明一種三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的三明治結(jié)構(gòu)上下層為pvdf致密膜，中間層為p(vdf-trfe-cfe)纖維薄膜,三層結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)經(jīng)熱壓相結(jié)合。

三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的pvdf致密膜的厚度為5-15μm，p(vdf-trfe-cfe)纖維薄膜的厚度為5-30μm。

一種三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的制備方法步驟如下：

一、將pvdf和p(vdf-trfe-cfe)按比例分別溶解在dmf溶劑中，在一定溫度下攪拌制得膠體狀態(tài)的pvdf和p(vdf-trfe-cfe)；

二、將步驟一制得的pvdf膠體置于真空箱內(nèi)，室溫下抽真空后靜置一定時間，將適量的pvdf膠體緩慢傾倒至干凈玻璃基板上，利用流延法將膠體刮涂到玻璃基板上，將帶有pvdf膠體的玻璃基板置于真空烘箱內(nèi)，抽真空后烘干，然后將溫度升高并保溫一定時間，迅速取出帶有pvdf膠體的玻璃基板放置在冰水中，進(jìn)行淬火處理，制得pvdf致密膜；

三、將步驟一制得的p(vdf-trfe-cfe)膠體排除氣泡，用注射器抽取p(vdf-trfe-cfe)膠體，選取型號為23g金屬針頭進(jìn)行紡絲，紡絲結(jié)束后，將制得的p(vdf-trfe-cfe)纖維放置在真空烘箱內(nèi)進(jìn)行熱處理，制得p(vdf-trfe-cfe)纖維薄膜；

四、以步驟二制得的pvdf致密膜為三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的上下層，以步驟三制得的p(vdf-trfe-cfe)纖維薄膜為中間層，將三層介質(zhì)放置在模板中，利用熱壓工藝熱壓成型，制得p/ptcf/p三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)pvdf致密膜的厚度為10μm，p(vdf-trfe-cfe)纖維薄膜的厚度為20μm，其他與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二之一不同的是步驟一中pvdf和p(vdf-trfe-cfe)與dmf的比例均為1g∶(8-15)ml，其它與具體實(shí)施方式一或二之一相同。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是步驟一中pvdf和p(vdf-trfe-cfe)與dmf的比例均為1g∶10ml，其它與具體實(shí)施方式一至三之一相同。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同的是步驟一中攪拌溫度為40-60℃，攪拌時間為12-24h。其他與具體實(shí)施方式一至四之一相同。

具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至五之一不同的是步驟一中攪拌溫度為40℃，攪拌時間為12h。其他與具體實(shí)施方式一至五之一相同。

具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至六之一不同的是步驟二中pvdf膠體在室溫下抽真空后靜置時間為12h。其他與具體實(shí)施方式一至六之一相同。

具體實(shí)施方式八：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至七之一不同的是步驟二中將帶有pvdf膠體的玻璃基板置于真空烘箱內(nèi)，抽真空后在60-80℃下烘干5-10h后，將溫度升至180-210℃保溫5-10min，迅速取出帶有pvdf膠體的玻璃基板放置在冰水中，進(jìn)行淬火處理。其他與具體實(shí)施方式一至七之一相同。

具體實(shí)施方式九：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至八之一不同的是步驟二中將帶有pvdf膠體的玻璃基板置于真空烘箱內(nèi)，抽真空后在60℃下烘干6h后，將溫度升至200℃保溫7min，迅速取出帶有pvdf膠體的玻璃基板放置在冰水中，進(jìn)行淬火處理。其他與具體實(shí)施方式一至八之一相同。

具體實(shí)施方式十：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至九之一不同的是步驟三紡絲過程中注射器的推進(jìn)速度為0.1-0.5mm/min，接收滾筒的轉(zhuǎn)速為80-120r/min，注射器噴頭到接收滾筒的距離為5-25cm，針頭和滾筒同時施加v+＝3-15kv，v-＝3-15kv的正負(fù)電壓。其他與具體實(shí)施方式一至九之一相同。

具體實(shí)施方式十一：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至十之一不同的是步驟三紡絲過程中注射器的推進(jìn)速度為0.3mm/min，接收滾筒的轉(zhuǎn)速為100r/min，注射器噴頭到接收滾筒的距離為15cm，針頭和滾筒同時施加v+＝10kv，v-＝10kv的正負(fù)電壓。其他與具體實(shí)施方式一至十之一相同。

具體實(shí)施方式十二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至十一之一不同的是步驟三所述熱處理的溫度是60℃，熱處理時間是10h。其他與具體實(shí)施方式一至十一之一相同。

具體實(shí)施方式十三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至十二之一不同的是步驟四中熱壓工藝是利用平板硫化機(jī)將三層介質(zhì)熱壓成型，其中熱壓溫度為120-160℃，在15mpa下，熱壓1-10min，并通過水冷迅速將三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的溫度降至室溫。其他與具體實(shí)施方式一至十二之一相同。

具體實(shí)施方式十四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至十三之一不同的是步驟四中熱壓工藝是利用平板硫化機(jī)將三層介質(zhì)熱壓成型，其中熱壓溫度為150℃，在15mpa下，熱壓10min，并通過水冷迅速將三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的溫度降至室溫。其他與具體實(shí)施方式一至十三之一相同。

下面對本發(fā)明的實(shí)施例做詳細(xì)說明，以下實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方案和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例1：本實(shí)施例一種三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)及其制作方法如下：

一種三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的三明治結(jié)構(gòu)上下層為pvdf致密膜，中間層為p(vdf-trfe-cfe)纖維薄膜，三層結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)經(jīng)熱壓相結(jié)合。

其中pvdf致密膜的厚度為10μm,p(vdf-trfe-cfe)纖維薄膜的厚度為20μm。

本實(shí)施例一種三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的制備方法步驟如下：

一、pvdf和p(vdf-trfe-cfe)分別溶解在dmf溶劑中，其中pvdf和p(vdf-trfe-cfe)與dmf的比例均為1g∶10ml，在40℃溫度下攪拌12h，制得膠體狀態(tài)的pvdf或p(vdf-trfe-cfe)；

二、將步驟一制得的pvdf膠體置于真空箱內(nèi)，室溫下抽真空后靜置12h，將適量的pvdf膠體緩慢傾倒至干凈玻璃基板上，利用流延法將膠體刮涂到玻璃基板上，將帶有pvdf膠體的玻璃基板置于真空烘箱內(nèi)，抽真空后在60℃下烘干6h后，將溫度升至200℃保溫7min，迅速取出帶有pvdf膠體的玻璃基板放置在冰水中，進(jìn)行淬火處理，制得pvdf致密膜，膜的厚度為10μm；

三、將步驟一制得的p(vdf-trfe-cfe)膠體排除氣泡，用注射器抽取p(vdf-trfe-cfe)膠體，選取型號為23g金屬針頭進(jìn)行紡絲，其中注射器的推進(jìn)速度為0.3mm/min，接收滾筒的轉(zhuǎn)速為100r/min，注射器噴頭到接收滾筒的距離為15cm，針頭和滾筒同時施加v+＝10kv，v-＝10kv的正負(fù)電壓，紡絲結(jié)束后，將制得的p(vdf-trfe-cfe)纖維放置在真空烘箱內(nèi)60℃溫度下進(jìn)行熱處理10h，制得p(vdf-trfe-cfe)纖維薄膜，膜的厚度約為20μm；

四、以步驟二制得的pvdf致密膜為三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的上下層，以步驟三制得的p(vdf-trfe-cfe)纖維薄膜為中間層，將三層介質(zhì)放置在模板中，利用熱壓工藝熱壓成型，其中熱壓的溫度為150℃，在15mpa下，熱壓10min，通過水冷迅速將全有機(jī)介質(zhì)的溫度降至室溫，即得到p/ptcf/p三明治全有機(jī)結(jié)構(gòu)介質(zhì)(p/ptcf/p-filmwithquenching)。

采用下述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明效果：

實(shí)驗(yàn)一：以未經(jīng)淬火處理的pvdf致密膜為上下層制備三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)及其制備方法。

一種三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的三明治結(jié)構(gòu)上下層為未經(jīng)淬火處理的pvdf致密膜，中間層為p(vdf-trfe-cfe)致密膜或p(vdf-trfe-cfe)纖維薄膜，三層結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)經(jīng)熱壓相結(jié)合。其中pvdf致密膜的厚度為10μm，p(vdf-trfe-cfe)致密膜的厚度為20μm,p(vdf-trfe-cfe)纖維薄膜的厚度為20μm。

以未經(jīng)淬火處理的pvdf致密膜為上下層制備三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的制備方法步驟如下：

一、pvdf和p(vdf-trfe-cfe)分別溶解在dmf溶劑中，其中pvdf和p(vdf-trfe-cfe)與dmf的比例均為1g∶10ml，在40℃溫度下攪拌12h，制得膠體狀態(tài)的pvdf或p(vdf-trfe-cfe)；

二、將步驟一制得的pvdf膠體置于真空箱內(nèi)，室溫下抽真空后靜置12h，將適量的pvdf膠體緩慢傾倒至干凈玻璃基板上，利用流延法將膠體刮涂到玻璃基板上，將帶有pvdf膠體的玻璃基板置于真空烘箱內(nèi)，抽真空后在60℃下烘干6h后，制得未經(jīng)淬火處理的pvdf致密膜，膜的厚度為10μm；

三、將步驟一制得的p(vdf-trfe-cfe)膠體置于真空箱內(nèi)，室溫下抽真空后靜置12h，將適量的p(vdf-trfe-cfe)膠體緩慢傾倒至干凈玻璃基板上，利用流延法將膠體刮涂到玻璃基板上，將帶有p(vdf-trfe-cfe)膠體的玻璃基板置于真空烘箱內(nèi)，抽真空后在60℃下烘干6h后，制得p(vdf-trfe-cfe)致密膜，膜的厚度為20μm；

或?qū)⒉襟E一制得的p(vdf-trfe-cfe)膠體排除氣泡，用注射器抽取p(vdf-trfe-cfe)膠體，選取型號為23g金屬針頭進(jìn)行紡絲，其中注射器的推進(jìn)速度為0.3mm/min，接收滾筒的轉(zhuǎn)速為100r/min，注射器噴頭到接收滾筒的距離為15cm，針頭和滾筒同時施加v+＝10kv，v-＝10kv的正負(fù)電壓，紡絲結(jié)束后，將制得的p(vdf-trfe-cfe)纖維放置在真空烘箱內(nèi)60℃溫度下進(jìn)行熱處理10h，制得p(vdf-trfe-cfe)纖維薄膜，膜的厚度約為20μm；

四、以步驟二制得的未經(jīng)淬火處理的pvdf致密膜為三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的上下層，以步驟三制得的p(vdf-trfe-cfe)致密膜或p(vdf-trfe-cfe)纖維薄膜為中間層，將三層介質(zhì)放置在模板中，利用熱壓工藝熱壓成型，其中熱壓的溫度為150℃，在15mpa下，熱壓10min，通過水冷迅速將全有機(jī)介質(zhì)的溫度降至室溫，即得到p/ptc/p或p/ptcf/p三明治全有機(jī)結(jié)構(gòu)介質(zhì)(p/ptc/p-filmwithoutquenching或p/ptcf/p-filmwithoutquenching)。

實(shí)驗(yàn)二：以p(vdf-trfe-cfe)致密膜為中間層制備三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)及其制備方法。

一種三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的三明治結(jié)構(gòu)上下層為pvdf致密膜，中間層為p(vdf-trfe-cfe)致密膜，三層結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)經(jīng)熱壓相結(jié)合。

其中pvdf致密膜的厚度為10μm，p(vdf-trfe-cfe)致密膜的厚度為20μm。

本實(shí)驗(yàn)一種三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的制備方法步驟如下：

一、pvdf和p(vdf-trfe-cfe)分別溶解在dmf溶劑中，其中pvdf和p(vdf-trfe-cfe)與dmf的比例均為1g∶10ml，在40℃溫度下攪拌12h，制得膠體狀態(tài)的pvdf或p(vdf-trfe-cfe)；

二、將步驟一制得的pvdf膠體置于真空箱內(nèi)，室溫下抽真空后靜置12h，將適量的pvdf膠體緩慢傾倒至干凈玻璃基板上，利用流延法將膠體刮涂到玻璃基板上，將帶有pvdf膠體的玻璃基板置于真空烘箱內(nèi)，抽真空后在60℃下烘干6h后，將溫度升至200℃保溫7min，迅速取出帶有pvdf膠體的玻璃基板放置在冰水中，進(jìn)行淬火處理，制得pvdf致密膜，膜的厚度為10μm；

三、將步驟一制得的p(vdf-trfe-cfe)膠體置于真空箱內(nèi)，室溫下抽真空后靜置12h，將適量的p(vdf-trfe-cfe)膠體緩慢傾倒至干凈玻璃基板上，利用流延法將膠體刮涂到玻璃基板上，將帶有p(vdf-trfe-cfe)膠體的玻璃基板置于真空烘箱內(nèi)，抽真空后在60℃下烘干6h后，制得p(vdf-trfe-cfe)致密膜，膜的厚度為20μm；

四、以步驟二制得的pvdf致密膜為三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的上下層，以步驟三制得的p(vdf-trfe-cfe)致密膜為中間層，將三層介質(zhì)放置在模板中，利用熱壓工藝熱壓成型，其中熱壓的溫度為150℃，在15mpa下，熱壓10min，通過水冷迅速將全有機(jī)介質(zhì)的溫度降至室溫，即得到p/ptc/p三明治全有機(jī)結(jié)構(gòu)介質(zhì)(p/ptc/p-filmwithquenching)。

通過x射線衍射儀對實(shí)施例1、實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二制得的三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，x射線衍射圖譜橫坐標(biāo)表示衍射角度2θ，縱坐標(biāo)是表示衍射強(qiáng)度，圖1中(a1)(b1)橫坐標(biāo)2θ＝10-60°，(a2)(b2)橫坐標(biāo)2θ＝15.5-28.5°。

圖1中(a1)是以p(vdf-trfe-cfe)致密膜為中間層制得的p/ptc/p三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的x射線衍射圖譜。標(biāo)記為p/ptc/p-filmwithquenching和p/ptc/p-filmwithoutquenching的兩條線分別表示上下層pvdf致密膜經(jīng)淬火處理和未經(jīng)淬火處理制得的三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)在不同衍射角度下的衍射強(qiáng)度；(b1)是以p(vdf-trfe-cfe)纖維薄膜為中間層制得的p/ptcf/p三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的x射線衍射圖譜。標(biāo)記為p/ptcf/p-filmwithquenching和p/ptcf/p-filmwithoutquenching的兩條線分別表示上下層pvdf致密膜經(jīng)淬火處理和未經(jīng)淬火處理制得的三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)在不同衍射角度下的衍射強(qiáng)度。

如圖1所示，未經(jīng)淬火處理的三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)具有非極性α相和少量極性β相。而經(jīng)過淬火處理的三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)中弱極性γ相形成。γ相的形成可以減緩剩余電位移強(qiáng)度，降低聚合物基體的剩余極化強(qiáng)度，增大飽和極化響應(yīng)電場，提升三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的儲能密度。

xrd圖譜顯示中間層為p(vdf-trfe-cfe)纖維薄膜的三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)與中間層為p(vdf-trfe-cfe)致密膜的三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)相比具有更小的γ(110)峰值和更大的γ(020)衍射峰，這說明pvdf的晶體結(jié)構(gòu)沒有被引入的p(vdf-trfe-cfe)三元共聚物層破壞。

圖2、3為三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的斷面掃描電鏡圖，根據(jù)測試結(jié)果可以看出，外層純pvdf致密膜層和中間的p(vdf-trfe-cfe)纖維薄膜層或p(vdf-trfe-cfe)致密膜層之間的厚度比均為1:2；中間層的p(vdf-trfe-cfe)纖維薄膜層或p(vdf-trfe-cfe)致密膜層與外層pvdf致密膜相容性較好，且其薄膜致密，幾乎不存在缺陷，而且中間p(vdf-trfe-cfe)纖維薄膜纖維結(jié)構(gòu)層仍有纖維狀分布。本發(fā)明制得的三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的這一結(jié)構(gòu)特性進(jìn)一步提高了介質(zhì)的擊穿強(qiáng)度和儲能密度。

圖4、5為三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的介電特性圖譜。其中圖4橫坐標(biāo)表示頻率(hz)，縱坐標(biāo)表示介電常數(shù)。圖5中橫坐標(biāo)表示頻率(hz)，左側(cè)縱坐標(biāo)表示電導(dǎo)率(s/cm)，右側(cè)縱坐標(biāo)表示介電損耗。

從圖中看出，引入p(vdf-trfe-cfe)纖維薄膜層為中間層的三明治結(jié)構(gòu)對提升全有機(jī)介質(zhì)介電性能有明顯效果，將中間層從p(vdf-trfe-cfe)致密膜調(diào)整為p(vdf-trfe-cfe)纖維薄膜后，全有機(jī)介質(zhì)的介電常數(shù)也有所增加；三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的電導(dǎo)率都具有較高的頻率依賴性，這說明本發(fā)明制備的三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)材料具有較好的絕緣性能；而且介質(zhì)的介電損耗處在一個較低的水平，不同體系間相差不大。

圖6為三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的擊穿特性圖譜。圖6中橫坐標(biāo)表示lne值，縱坐標(biāo)表示ln(-ln(1-p))值。

從圖中可以看出，未經(jīng)淬火處理的三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)所能承受的擊穿電壓較低，而經(jīng)淬火處理后的三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)所能承受的擊穿電壓得到提升；而且經(jīng)淬火處理后的p/ptcf/p三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的擊穿場強(qiáng)同樣得到提升。

圖7為三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)的電位移強(qiáng)度和儲能特性圖譜。圖7中橫坐標(biāo)表示電場(kv/mm),(a)(b)縱坐標(biāo)表示電位移(μc/cm²)，(c)(d)左側(cè)縱坐標(biāo)表示放電能量密度(j/cm³)，右側(cè)縱坐標(biāo)表示效率。

從圖(a)、(b)中可以看出經(jīng)淬火處理的p/ptc/p或p/ptcf/p三明治全有機(jī)結(jié)構(gòu)介質(zhì)的最大位移和儲能密度均有所增加，而且經(jīng)過淬火處理的p/ptcf/p三明治全有機(jī)結(jié)構(gòu)介質(zhì)具有最大的位移和儲能密度。

以上對比證明本發(fā)明三明治結(jié)構(gòu)全有機(jī)介質(zhì)可以顯著提升聚合物材料的介電常數(shù)和擊穿場強(qiáng)，提高儲能特性，同時具有較低的損耗，維持了聚合物優(yōu)異的電絕緣與機(jī)械特性。