当前位置：
X-MOL 学术
›
ACS Sustain. Chem. Eng.
›
论文详情
Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your
feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)
Achieving Superior Energy Storage Properties of All-Organic Dielectric Polystyrene-Based Composites by Blending Rod–Coil Block Copolymers
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2021-06-09 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.1c01392 Guanghu He 1 , Zijin Liu 2 , Chao Wang 1 , Sheng Chen 1 , Hang Luo 3 , Dou Zhang 3
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2021-06-09 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.1c01392 Guanghu He 1 , Zijin Liu 2 , Chao Wang 1 , Sheng Chen 1 , Hang Luo 3 , Dou Zhang 3
Affiliation
|
With the excessive consumption of natural resources and the miniaturization trends of advanced electronic products and equipment, there is an urgent need to improve the energy density and efficiency of polymeric dielectrics. In this paper, we explore the effect of rod–coil block copolymer polystyrene-b-poly[bis(4-cyanophenyl) 2-vinylterephthalate] (denoted as PS-b-PBCN) on the dielectric behavior and energy storage properties of PS-based blend films. The dipolar glass rigid polymer PBCN can have a columnar nematic phase, a high glass-transition temperature of 156 °C, a high relative permittivity (εr) of 14, and a low band gap of ≈3.44 eV; however, it has poor film-forming properties. Linear dielectric PS possesses low cost, and good film-forming and insulation properties, with a low εr value of 2.5. Two types of PS-b-PBCN block copolymers (PS158-b-PBCN78 and PS158-b-PBCN16), including a coil PS block and an electronically polarized rod PBCN block, are fabricated via reversible addition–fragmentation chain transfer polymerization polymerization. The PBCN/PS- and PS-b-PBCN/PS-blended films are synthesized by solution casting. The experimental results indicate that the εr and breakdown strength of the blend films improve with an increasing mass content of homopolymer PBCN or block copolymer PS-b-PBCN. A maximum εr value of 5.8 at 1 kHz is obtained in the 30 wt % PS158-b-PBCN78/PS blend film owing to the good compatibility and high loading of the polar polymer PBCN. Moreover, a low dielectric loss of 0.018 is found. A discharged energy density of 2.16 J/cm3 with a high efficiency of 90% at 295 MV/m is achieved because PBCN can immobilize free electrons and restrict the long-distance migration of charges. This work provides an idea for the fabrication of all-organic PS-based dielectrics with a high energy storage performance by introducing rod–coil block copolymers.
中文翻译：
通过混合棒-线圈嵌段共聚物实现全有机介电聚苯乙烯基复合材料的优异储能性能
随着自然资源的过度消耗以及先进电子产品和设备的小型化趋势，迫切需要提高聚合物电介质的能量密度和效率。在本文中，我们探讨了棒-线圈嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚[双（4-氰基苯基）2-对苯二甲酸乙烯酯]（表示为PS- b - PBCN）对PS-的介电行为和储能性能的影响。基于混合薄膜。偶极玻璃刚性聚合物 PBCN 可具有柱状向列相、156 °C 的高玻璃化转变温度、高相对介电常数 (ε r) 的 14，以及 ≈3.44 eV 的低带隙；然而，它具有较差的成膜性能。线性电介质PS成本低，成膜和绝缘性能好，ε r值低，为2.5。通过可逆加成-断裂链转移制备两种类型的 PS- b -PBCN 嵌段共聚物（PS 158 - b -PBCN 78和 PS 158 - b -PBCN 16），包括线圈 PS 嵌段和电子极化棒 PBCN 嵌段聚合聚合。PBCN/PS-和PS- b -PBCN/PS 共混薄膜是通过溶液浇铸合成的。实验结果表明，ε r和共混膜的击穿强度随着均聚物 PBCN 或嵌段共聚物 PS- b - PBCN 的质量含量的增加而提高。由于极性聚合物 PBCN 的良好相容性和高负载，在30 wt% PS 158 - b -PBCN 78 /PS 共混膜中获得了 5.8 在 1 kHz 下的最大 ε r值。此外，发现了 0.018 的低介电损耗。放电能量密度为 2.16 J/cm 3由于 PBCN 可以固定自由电子并限制电荷的长距离迁移，因此在 295 MV/m 下实现了 90% 的高效率。这项工作为通过引入棒-线圈嵌段共聚物制备具有高储能性能的全有机 PS 基电介质提供了思路。
更新日期：2021-06-21
中文翻译：
通过混合棒-线圈嵌段共聚物实现全有机介电聚苯乙烯基复合材料的优异储能性能
随着自然资源的过度消耗以及先进电子产品和设备的小型化趋势，迫切需要提高聚合物电介质的能量密度和效率。在本文中，我们探讨了棒-线圈嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚[双（4-氰基苯基）2-对苯二甲酸乙烯酯]（表示为PS- b - PBCN）对PS-的介电行为和储能性能的影响。基于混合薄膜。偶极玻璃刚性聚合物 PBCN 可具有柱状向列相、156 °C 的高玻璃化转变温度、高相对介电常数 (ε r) 的 14，以及 ≈3.44 eV 的低带隙；然而，它具有较差的成膜性能。线性电介质PS成本低，成膜和绝缘性能好，ε r值低，为2.5。通过可逆加成-断裂链转移制备两种类型的 PS- b -PBCN 嵌段共聚物（PS 158 - b -PBCN 78和 PS 158 - b -PBCN 16），包括线圈 PS 嵌段和电子极化棒 PBCN 嵌段聚合聚合。PBCN/PS-和PS- b -PBCN/PS 共混薄膜是通过溶液浇铸合成的。实验结果表明，ε r和共混膜的击穿强度随着均聚物 PBCN 或嵌段共聚物 PS- b - PBCN 的质量含量的增加而提高。由于极性聚合物 PBCN 的良好相容性和高负载，在30 wt% PS 158 - b -PBCN 78 /PS 共混膜中获得了 5.8 在 1 kHz 下的最大 ε r值。此外，发现了 0.018 的低介电损耗。放电能量密度为 2.16 J/cm 3由于 PBCN 可以固定自由电子并限制电荷的长距离迁移，因此在 295 MV/m 下实现了 90% 的高效率。这项工作为通过引入棒-线圈嵌段共聚物制备具有高储能性能的全有机 PS 基电介质提供了思路。
京公网安备 11010802027423号