高储能密度电容器是近年来的一个研究热点,在实际应用中用途广泛,比如可以用来存储能量,还可以在电子装置中用作直线母流电容器等。其中,薄膜电容器由于其体积小,存储能量密度高,制备工艺简单及可靠性高等特点逐渐开始受到广泛关注。薄膜电容器一般选用陶瓷类物质或者聚合物充当介质层,因为它们具有较高的相对介电常数或击穿电压。本文选取具有优良物理化学性能和高耐压性的聚偏氟乙烯(PVDF)为主要研究对象,用刮涂成膜法制备出样品膜,测试薄膜的介电性和耐压特性,然后对样品膜进行微观分析表征,表征方法包括:扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和扫描差示量热法(DSC)。主要研究内容和结论如下:(1)通过控制不同的热处理时间和温度制备出不同晶型的聚偏氟乙烯薄膜,研究聚偏氟乙烯α相、β相和γ相的介电性能和耐压性能。微观分析结果表明β相在高温退火工艺下可以转化成α相。介电特性分析结果表明自由电容与损耗都具有频率依赖性,自由电容随频率的升高而降低,损耗随频率的升高而增加;α相的相对介电常数最高,这归因于α相薄膜内部极化更完整。耐压性能测试结果表明γ相的耐击穿性能比其他晶型要高,通过降低材料的结晶度,可以有效的提高薄膜的耐电压击穿性能。(2)为提高薄膜的耐电压特性,在PVDF中加入宽温范围内具有高击穿电压的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。聚甲基丙烯酸甲酯的杨氏模量高,可改善材料的机械性能。另外,聚甲基丙烯酸甲酯与聚偏氟乙烯之间能形成氢键,增加了二者的相容性,微观上不会出现相分离现象。研究结果表明,聚甲基丙烯酸甲酯的掺入量对复合膜的晶相、介电及耐压特性有明显影响。当PMMA的掺入量在5%以内时,聚偏氟乙烯的结晶度降低并使得薄膜的相对介电常数略有下降,但击穿电压明显提升,最高达153V/μm,此时薄膜电容器的储能密度可达0.7J/cc。