随着科学技术的发展以及化石能源资源的枯竭,寻求可持续发展能源一直是当前研究的热点。聚合物薄膜电容器因其充放电速度快、成本低廉以及加工性能优异而被广泛应用于电力电子领域。然而,聚合物由于其受到共价键的限制,介电常数通常不高,导致材料的储能密度比较低,从而严重限制了当前介电聚合物的应用。即使是目前最常见的商用BOPP膜,在电场高达600 MV/m的情况下,其能量密度也仅有2-3 J/cm3,难以满足当前日益增长的高性能储能设备的需求。为此,学者们进行了大量的实验研究,结果发现,在聚合物中添加无机填料是行之有效的办法,在此基础上进行合理的结构设计如微观结构的调控等实现各组分的协同作用,进而制备出高性能介电储能复合材料。目前最常见的方法是在聚合物中添加高含量的无机填料,但大量无机填料的引入必然会带来复合材料力学性能下降的问题。基于上述问题,本论文在添加低含量(<1 wt%)无机填料的基础上制备了三明治状h-BN/PVDF/BT三元复合介电材料,并对其性能进行了研究。本论文选择聚偏氟乙烯(PVDF)作为聚合物基质,除了具有轻量、易加工的优点,PVDF的介电常数(约为8-13)在大部分低介电常数的聚合物中有明显的优势;选择钛酸钡(BT)及六方氮化硼(h-BN)作为无机填料,选用BT是由于其具有极高的介电常数(ε>1000),而素来有“白色石墨烯”之称的h-BN,性能优异,跟石墨烯相比其绝缘的优势使其能应用于绝缘材料。本论文首先通过尖端超声辅助剥离法对块状h-BN进行剥离得到数层氮化硼纳米片(BNNSs),之后分别将BNNSs和BT通过溶液共混法与PVDF进行复合,利用可调式涂膜器进行刮膜制备二元复合材料,最后利用热压法制得三明治状三元复合材料。与文献报道不同的是,本实验制备的复合材料,在加入低含量无机填料的情况下,表现出了不错的介电性能。加入BNNSs与BT后,复合材料的介电常数均有明显的提升。特别是,三元h-BN/PVDF/BT复合材料的介电常数提升更明显,在BNNSs含量为0.9 wt%时,三元复合材料的介电常数最高可达13.5,约为纯PVDF的1.5倍。同时通过对几种复合材料的击穿强度比较发现,二元复合材料的击穿强度明显高于纯PVDF的击穿强度,BNNSs含量为0.3 wt%的二元复合材料的Weibull击穿强度为402 MV/m,约为纯PVDF的1.7倍。同时对复合材料的D-E图进行积分计算得到了复合材料的放电能量密度以及充放电效率效率,并进行了比较。结果发现,三元复合材料的放电能量密度高于添加无机填料的二元复合材料及纯PVDF。在150 MV/m的电场下,在BNNSs含量为0.1 wt%时,三元复合薄膜的能量密度达到最大值1.25 J/cm3。