Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 3/2019

08.12.2018

Enhanced dielectric properties and energy density of flexible KTa0.2Nb0.8O3-BaTiO3/P(VDF-TrFE-CTFE) nanocomposite

verfasst von: Zhao Zhang, Hui Yang, Hao Wang, Xingeng Ding, Qilong Zhang, Zhicai Zhu

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 3/2019

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

In this work, KTa0.2Nb0.8O3–BaTiO3 (KTN–BT) hybrid nanoparticles were synthesized via a facile one-pot hydrothermal method. Flexible nanocomposite films comprised of poly (vinylidene fluoride-trifluoroethylene-chlorotrifluoroethylene) P(VDF-TrFE-CTFE) matrix and KTN–BT hybrid fillers of different molar ratio were prepared by solution-casting. It is revealed that the introduction of BT to the KTN causes decreased grain size and homogenous morphology, improving the dielectric constant, breakdown strengthen and energy density of nanocomposite films. Typically, the nanocomposite film containing 40 vol% KTN–BT possesses a dielectric constant of 322 at 100 Hz, which is 8.7 times than that of pure polymer. Also, nanocomposite film with < 10 vol% of filler could achieve high breakdown strength of over 300 MV m−1. The energy density of the film containing 2 vol% KTN–BT filler is 61.4% higher than that of pure P(VDF-TrFE-CTFE) polymer. (7.1 J cm−3 compared to 4.4 J cm−3.) In addition, the nanocomposites also displayed good flexibility and kept excellent dielectric properties after bending and folding. All the improved performance enables these composites to meet the requirements of many flexible electronic devices and energy storage devices.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat Z.M. Dang, J.K. Yuan, S.H. Yao, R.J. Liao, Adv. Mater. 25, 6334–6365 (2013)CrossRef Z.M. Dang, J.K. Yuan, S.H. Yao, R.J. Liao, Adv. Mater. 25, 6334–6365 (2013)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat Z.M. Dang, J.K. Yuan, J.W. Zha, T. Zhou, S.T. Li, G.H. Hu, Prog. Mater. Sci. 57, 660–723 (2012)CrossRef Z.M. Dang, J.K. Yuan, J.W. Zha, T. Zhou, S.T. Li, G.H. Hu, Prog. Mater. Sci. 57, 660–723 (2012)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat M. Ye, Q. Sun, X. Chen, Z. Jiang, F. Wang, R. Whatmore, J. Am. Ceram. Soc. 94, 3234–3236 (2011)CrossRef M. Ye, Q. Sun, X. Chen, Z. Jiang, F. Wang, R. Whatmore, J. Am. Ceram. Soc. 94, 3234–3236 (2011)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Q. Zhang, L. Wang, J. Luo, Q. Tang, J. Du, Int. J. Appl. Ceram. Technol. 7, E124–E128 (2009)CrossRef Q. Zhang, L. Wang, J. Luo, Q. Tang, J. Du, Int. J. Appl. Ceram. Technol. 7, E124–E128 (2009)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat M. Rahimabady, S. Chen, K. Yao, F. Eng Hock Tay, L. Lu, Appl. Phys. Lett. 99, 142901 (2011)CrossRef M. Rahimabady, S. Chen, K. Yao, F. Eng Hock Tay, L. Lu, Appl. Phys. Lett. 99, 142901 (2011)CrossRef
9.
10.
Zurück zum Zitat H. Tang, Y. Lin, C. Andrews, H.A. Sodano, Nanotechnology 22, 015702 (2011)CrossRef H. Tang, Y. Lin, C. Andrews, H.A. Sodano, Nanotechnology 22, 015702 (2011)CrossRef
11.
12.
Zurück zum Zitat X. Zhang, J.Y. Jiang, Z.H. Shen, Z.K. Dan, M. Li, Y.H. Lin, C.W. Nan, L.Q. Chen, Y. Shen, Adv. Mater. 30, 10 (2018) X. Zhang, J.Y. Jiang, Z.H. Shen, Z.K. Dan, M. Li, Y.H. Lin, C.W. Nan, L.Q. Chen, Y. Shen, Adv. Mater. 30, 10 (2018)
13.
Zurück zum Zitat Y. Shen, D.S. Shen, X. Zhang, J.Y. Jiang, Z.K. Dan, Y. Song, Y.H. Lin, M. Li, C.W. Nan, J. Mater. Chem. A 4, 8359–8365 (2016)CrossRef Y. Shen, D.S. Shen, X. Zhang, J.Y. Jiang, Z.K. Dan, Y. Song, Y.H. Lin, M. Li, C.W. Nan, J. Mater. Chem. A 4, 8359–8365 (2016)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Y. Hu, H. Gu, Z. Hu, W. Di, Y. Yuan, J. You, W. Cao, Y. Wang, H.L.W. Chan, Cryst. Growth Des. 8, 832–837 (2008)CrossRef Y. Hu, H. Gu, Z. Hu, W. Di, Y. Yuan, J. You, W. Cao, Y. Wang, H.L.W. Chan, Cryst. Growth Des. 8, 832–837 (2008)CrossRef
16.
17.
Zurück zum Zitat G. Chen, X. Wang, J. Lin, W. Yang, H. Li, Y. Wen, J. Phys. Chem. C 120, 28423–28431 (2016)CrossRef G. Chen, X. Wang, J. Lin, W. Yang, H. Li, Y. Wen, J. Phys. Chem. C 120, 28423–28431 (2016)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat G. Chen, X. Wang, J. Lin, W. Yang, D. Li, W. Ding, H. Li, J. Phys. Chem. C 121, 15028–15035 (2017)CrossRef G. Chen, X. Wang, J. Lin, W. Yang, D. Li, W. Ding, H. Li, J. Phys. Chem. C 121, 15028–15035 (2017)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat Y. Wang, J. Cui, Q. Yuan, Y. Niu, Y. Bai, H. Wang, Adv. Mater. 27, 6658–6663 (2015)CrossRef Y. Wang, J. Cui, Q. Yuan, Y. Niu, Y. Bai, H. Wang, Adv. Mater. 27, 6658–6663 (2015)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat Z.B. Pan, L.M. Yao, J.W. Zhai, S.H. Liu, K. Yang, H.T. Wang, J.H. Liu, Ceram. Int. 42, 14667–14674 (2016)CrossRef Z.B. Pan, L.M. Yao, J.W. Zhai, S.H. Liu, K. Yang, H.T. Wang, J.H. Liu, Ceram. Int. 42, 14667–14674 (2016)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat Y.X. Wang, X.Y. Huang, T. Li, Z.W. Wang, L.Q. Li, X.J. Guo, P.K. Jiang, J. Mater. Chem. A 5, 20737–20746 (2017)CrossRef Y.X. Wang, X.Y. Huang, T. Li, Z.W. Wang, L.Q. Li, X.J. Guo, P.K. Jiang, J. Mater. Chem. A 5, 20737–20746 (2017)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat W. Yang, Z. Zhou, B. Yang, Y. Jiang, Y. Pei, H. Sun, Y. Wang, Appl. Surf. Sci. 258, 3986–3990 (2012)CrossRef W. Yang, Z. Zhou, B. Yang, Y. Jiang, Y. Pei, H. Sun, Y. Wang, Appl. Surf. Sci. 258, 3986–3990 (2012)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat Q. Chi, J. Sun, C. Zhang, G. Liu, J. Lin, Y. Wang, X. Wang, Q. Lei, J. Mater. Chem. C 2, 172–177 (2014)CrossRef Q. Chi, J. Sun, C. Zhang, G. Liu, J. Lin, Y. Wang, X. Wang, Q. Lei, J. Mater. Chem. C 2, 172–177 (2014)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat Y. Lu, J. Claude, L. Enrique Norena-Franco, Q. Wang, J. Phys. Chem. B 112, 10411–10416 (2008)CrossRef Y. Lu, J. Claude, L. Enrique Norena-Franco, Q. Wang, J. Phys. Chem. B 112, 10411–10416 (2008)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat J. Li, S.I. Seok, B. Chu, F. Dogan, Q. Zhang, Q. Wang, Adv. Mater. 21, 217–221 (2009)CrossRef J. Li, S.I. Seok, B. Chu, F. Dogan, Q. Zhang, Q. Wang, Adv. Mater. 21, 217–221 (2009)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat L.L. Sun, B. Li, Z.G. Zhang, W.H. Zhong, Eur. Polym. J. 46, 2112–2119 (2010)CrossRef L.L. Sun, B. Li, Z.G. Zhang, W.H. Zhong, Eur. Polym. J. 46, 2112–2119 (2010)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat H. Luo, C. Chen, K. Zhou, X. Zhou, Z. Wu, D. Zhang, RSC Adv. 5, 68515–68522 (2015)CrossRef H. Luo, C. Chen, K. Zhou, X. Zhou, Z. Wu, D. Zhang, RSC Adv. 5, 68515–68522 (2015)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat N. Xu, L. Hu, Q. Zhang, X. Xiao, H. Yang, E. Yu, ACS Appl. Mater. Interfaces 7, 27373–27381 (2015)CrossRef N. Xu, L. Hu, Q. Zhang, X. Xiao, H. Yang, E. Yu, ACS Appl. Mater. Interfaces 7, 27373–27381 (2015)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat L. Yang, J. Qiu, H. Ji, K. Zhu, J. Wang, Composites A 65, 125–134 (2014)CrossRef L. Yang, J. Qiu, H. Ji, K. Zhu, J. Wang, Composites A 65, 125–134 (2014)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat J.J. Li, J. Claude, L.E. Norena-Franco, S.I. Seok, Q. Wang, Chem. Mater. 20, 6304–6306 (2008)CrossRef J.J. Li, J. Claude, L.E. Norena-Franco, S.I. Seok, Q. Wang, Chem. Mater. 20, 6304–6306 (2008)CrossRef
32.
Zurück zum Zitat D. Yu, N. Xu, L. Hu, Q. Zhang, H. Yang, J. Mater. Chem. C 3, 4016–4022 (2015)CrossRef D. Yu, N. Xu, L. Hu, Q. Zhang, H. Yang, J. Mater. Chem. C 3, 4016–4022 (2015)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat M. Zhu, X. Huang, K. Yang, X. Zhai, J. Zhang, J. He, P. Jiang, ACS Appl. Mater. Interfaces 6, 19644–19654 (2014)CrossRef M. Zhu, X. Huang, K. Yang, X. Zhai, J. Zhang, J. He, P. Jiang, ACS Appl. Mater. Interfaces 6, 19644–19654 (2014)CrossRef
34.
Zurück zum Zitat G.-S. Wang, Y.-Y. Wu, X.-J. Zhang, Y. Li, L. Guo, M.-S. Cao, J. Mater. Chem. A 2, 8644–8651 (2014)CrossRef G.-S. Wang, Y.-Y. Wu, X.-J. Zhang, Y. Li, L. Guo, M.-S. Cao, J. Mater. Chem. A 2, 8644–8651 (2014)CrossRef
35.
Zurück zum Zitat S. Liu, S. Xue, W. Zhang, J. Zhai, G. Chen, J. Mater. Chem. A 2, 18040–18046 (2014)CrossRef S. Liu, S. Xue, W. Zhang, J. Zhai, G. Chen, J. Mater. Chem. A 2, 18040–18046 (2014)CrossRef
36.
37.
Zurück zum Zitat L.J. Romasanta, P. Leret, L. Casaban, M. Hernández, M.A. de la Rubia, J.F. Fernández, J.M. Kenny, M.A. Lopez-Manchado, R. Verdejo, J. Mater. Chem. 22, 24705 (2012)CrossRef L.J. Romasanta, P. Leret, L. Casaban, M. Hernández, M.A. de la Rubia, J.F. Fernández, J.M. Kenny, M.A. Lopez-Manchado, R. Verdejo, J. Mater. Chem. 22, 24705 (2012)CrossRef
38.
39.
Zurück zum Zitat C.W. Nan, Y. Shen, J. Ma, Annu. Rev. Mater. Res. 40, 131–151 (2010)CrossRef C.W. Nan, Y. Shen, J. Ma, Annu. Rev. Mater. Res. 40, 131–151 (2010)CrossRef
40.
Zurück zum Zitat Z.H. Shen, J.J. Wang, Y.H. Lin, C.W. Nan, L.Q. Chen, Y. Shen, Adv. Mater. 30, 6 (2018) Z.H. Shen, J.J. Wang, Y.H. Lin, C.W. Nan, L.Q. Chen, Y. Shen, Adv. Mater. 30, 6 (2018)
41.
Zurück zum Zitat Z.B. Pan, L.M. Yao, G.L. Ge, B. Shen, J.W. Zhai, J. Mater. Chem. A 6, 14614–14622 (2018)CrossRef Z.B. Pan, L.M. Yao, G.L. Ge, B. Shen, J.W. Zhai, J. Mater. Chem. A 6, 14614–14622 (2018)CrossRef
42.
Zurück zum Zitat X.Y. Huang, L.Y. Xie, Z.W. Hu, P.K. Jiang, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. 18, 375–383 (2011)CrossRef X.Y. Huang, L.Y. Xie, Z.W. Hu, P.K. Jiang, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. 18, 375–383 (2011)CrossRef
43.
Zurück zum Zitat B. Fan, F. Bedoui, S. Weigand, J. Bai, J. Phys. Chem. C 120, 9511–9519 (2016)CrossRef B. Fan, F. Bedoui, S. Weigand, J. Bai, J. Phys. Chem. C 120, 9511–9519 (2016)CrossRef
44.
Zurück zum Zitat G. Chen, W. Yang, J. Lin, X. Wang, D. Li, Y. Wang, M. Liang, W. Ding, H. Li, Q. Lei, J. Mater. Chem. C 5, 8135–8143 (2017)CrossRef G. Chen, W. Yang, J. Lin, X. Wang, D. Li, Y. Wang, M. Liang, W. Ding, H. Li, Q. Lei, J. Mater. Chem. C 5, 8135–8143 (2017)CrossRef
45.
Zurück zum Zitat G.H. Chen, J. Zheng, C.L. Yuan, C.R. Zhou, X.L. Kang, J.W. Xu, Y. Yang, Mater. Lett. 176, 46–48 (2016)CrossRef G.H. Chen, J. Zheng, C.L. Yuan, C.R. Zhou, X.L. Kang, J.W. Xu, Y. Yang, Mater. Lett. 176, 46–48 (2016)CrossRef
46.
Zurück zum Zitat K. Yu, H. Wang, Y. Zhou, Y. Bai, Y. Niu, J. Appl. Phys. 113, 034105 (2013)CrossRef K. Yu, H. Wang, Y. Zhou, Y. Bai, Y. Niu, J. Appl. Phys. 113, 034105 (2013)CrossRef
Metadaten
Titel
Enhanced dielectric properties and energy density of flexible KTa0.2Nb0.8O3-BaTiO3/P(VDF-TrFE-CTFE) nanocomposite
verfasst von
Zhao Zhang
Hui Yang
Hao Wang
Xingeng Ding
Qilong Zhang
Zhicai Zhu
Publikationsdatum
08.12.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 3/2019
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-018-0524-9

Weitere Artikel der Ausgabe 3/2019

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 3/2019 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt