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Erschienen in: Cellulose 3/2021

02.01.2021 | Original Research

Flexible cellulose/alumina (Al2O3) nanocomposite films with enhanced energy density and efficiency for dielectric capacitors

verfasst von: Yanan Yin, Jiacheng He, Chenggang Zhang, Jisi Chen, Jinxing Wu, Zhuqun Shi, Chuanxi Xiong, Quanling Yang

Erschienen in: Cellulose | Ausgabe 3/2021

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Abstract

Flexible dielectric materials with high energy density and remarkable charge–discharge efficiency are currently in great demand for the field of energy storage. On the other hand, it is also urgent to develop renewable, biodegradable and environmentally friendly dielectric materials. In this work, Al2O3 nanoparticles (AO) with a diameter of ~ 10 nm were incorporated into regenerated cellulose matrix (RC) without extra treatment to fabricate environment-friendly RC–AO dielectric nanocomposites via a simple dissolution/regeneration pathway. Effects of Al2O3 nanoparticles on the structure and dielectric properties of RC–AO nanocomposite films were systemically investigated. The results showed that the RC–AO films exhibited excellent comprehensive performance, including increased dielectric constant, reduced dielectric loss, improved breakdown strength and high energy storage density. Particularly, the high energy density of 5.7 J cm−3 was achieved at the breakdown strength of 380 MV m−1 when the Al2O3 content was 5 wt%. Furthermore, the composites possessed excellent thermal conductivity, stability and mechanical property. This work provides a good choice for the development of high-performance and ‘green’ natural polymer-based dielectric materials.

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Literatur
Zurück zum Zitat Yang J, Xie H, Chen H, Shi Z, Wu T, Yang Q, Xiong C (2018a) Cellulose nanofibril/boron nitride nanosheet composites with enhanced energy density and thermal stability by interfibrillar cross-linking through Ca2+. J Mater Chem A 6:1403–1411. https://doi.org/10.1039/c7ta08188jCrossRef Yang J, Xie H, Chen H, Shi Z, Wu T, Yang Q, Xiong C (2018a) Cellulose nanofibril/boron nitride nanosheet composites with enhanced energy density and thermal stability by interfibrillar cross-linking through Ca2+. J Mater Chem A 6:1403–1411. https://​doi.​org/​10.​1039/​c7ta08188jCrossRef
Metadaten
Titel
Flexible cellulose/alumina (Al2O3) nanocomposite films with enhanced energy density and efficiency for dielectric capacitors
verfasst von
Yanan Yin
Jiacheng He
Chenggang Zhang
Jisi Chen
Jinxing Wu
Zhuqun Shi
Chuanxi Xiong
Quanling Yang
Publikationsdatum
02.01.2021
Verlag
Springer Netherlands
Erschienen in
Cellulose / Ausgabe 3/2021
Print ISSN: 0969-0239
Elektronische ISSN: 1572-882X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10570-020-03600-0

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