基于钛酸钡填充异质双层复合材料的电场分布模拟设计——提升击穿强度与储能性能的创新策略

来自国内的研究人员通过模拟电场分布与有限元分析，设计出BaTiO3填充PVDF-LDPE异质双层复合材料，显著提升击穿强度至267.6?kV?mm?1和放电能量密度至3.07?J?cm?3，为解决聚合物基储能材料性能瓶颈提供新思路。

　　

通过电场分布模拟与有限元分析（Finite Element Analysis），研究人员设计了一种独特的钛酸钡（BaTiO₃，BT）填充聚偏氟乙烯（Polyvinylidene Fluoride，PVDF）-低密度聚乙烯（Low-Density Polyethylene，LDPE）异质双层结构复合材料。该结构通过电场重新分布与层间界面屏障效应，显著提升了材料的击穿强度与能量存储性能。通过调控BT含量以减弱层间电场畸变，并优化双层厚度比例以增强界面屏障效应，最终获得的PVDF-BT15/LDPE（8/2）复合材料击穿强度达到267.6?kV?mm^?1，放电能量密度达3.07?J?cm^?3，分别比混合型复合材料BT15/PVDF提高了146%与299%。本研究为高性能介电材料的结构工程设计提供了创新路径。