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储能电容器以其快速充放电、不涉及化学反应等特点而在现代电子和电气领域具有巨大的应用前景。高介电常数聚合物基复合材料是制备储能电容器的重要材料。导体/聚合物复合材料在低导体含量(<1wt%)下即可获得很高的介电常数,而且可保持聚合物良好的加工性能和机械性能。但其在获得高介电常数同时,往往表现出高介电损耗(>1,@100Hz)和低击穿强度,从而导致其能量密度较低。因此如何基于导体/聚合物复合材料制备高能量密度的复合材料仍旧是一个有意义的挑战。我们以此为目标,展开研究工作,研究内容主要包括以下两个部分。首先,以取向碳纳米管束(ACB)和环氧树脂(EP)为基本组成,通过示差扫描量热法(DSC)测试进行固化度计算,进而表征固化效率,并以此作为评价标准设计正交实验,获得了 ACB/EP复合材料体系的最佳微波固化工艺。然后,通过微波固化技术,制备了具有更高的介电常数(ε)和低渗流阈值(fc)的高介电常数(high-k)复合材料(m-ACB/EP)。深入研究了 ACB在m-ACB/EP复合材料中的空间分布及其电学和介电性能,并与传统热固化工艺制备的复合材料(t-ACB/EP)的结构与性能进行了对比。结果表明,不同的固化工艺制备的复合材料具有不同的空间结构。其中,m-ACB/EP有t-ACB/EP所不具备的各向异性的电学和介电性能,而且m-ACB/EP在X、Y、Z方向的fc均低于t-ACB/EP。当ACB含量(f)为0.6wt%时,m-ACB/EP复合材料在Z方向的电导率比t-ACB/EP高三个数量级,且前者的介电常数为797.6(@100Hz),约为后者的10.6倍。其次,本文通过层层固化的工艺制备了具有高能量密度的新型high-k三层结构复合材料(A-B-A)。A层是微波固化法制备的ACB/EP复合材料,其中,ACB在复合材料中倾向于沿Z轴方向取向;B层是刮涂-热固化工艺制备的聚多巴胺改性钛酸钡纳米纤维(PDA@BTnf)/EP复合材料,其中,聚多巴胺包覆的钛酸钡纳米纤维(PDA@BTnf)在复合材料中倾向于在X-Y平面内排列。系统研究了功能体的取向及A、B层的厚度比对A-B-A复合材料介电性能、击穿强度和能量密度的影响。同时与传统单层结构的ACB/EP及ACB/PDA@BTnf/EP、双层结构的[ACB/EP]2复合材料进行对比,并研究其相关的电性能。结果表明A-B-A复合材料具有最高的介电常数(1080.9,@100Hz),最大的击穿强度提升幅度(150%),而且介电损耗和能量密度分别为具有相同组分的传统单层结构复合材料(ACB/PDA@BTnf/EP)的60%和1780%,是综合介电性能、击穿强度和能量密度最高的复合材料。