电介质电容器是一类特殊的，具有极大的功率密度 （高达MW的数量级），高工作电压（高达10kV电压），低损耗（lt;0.02%）和快速充放电的能力的储能设备，在国防和民用电子工业上被广泛用于高频逆变器、脉冲功率系统、无源电子设备。[1-3] 然而，相较于电化学储能设备、燃料电池，电介质电容器在电功率系统中的应用却由于电介质材料较低的储能密度而受限。比如，目前最好的商业静电电容器BOPP，储能密度仅能达到2J/cm-3[4]。因此，提高电介质材料的储能密度以得到更可靠的储能设备是研究者关注的重点。

聚合物电介质相比无机陶瓷电介质具有易加工、柔性好、耐高压的特点。[5-6]但由于聚合物相比陶瓷电介质的本征介电常数较低，开发具有高介电常数低损耗的聚合物电介质对于现代先进电力应用，诸如：薄膜电容器[7-9]、电卡制冷[10,11]而言至关重要。

电介质的储能密度Ue由施加的电场和产生的电极化决定，其数学表达式为：

Pm和Pr分别是最大极化和剩余极化。弛豫铁电体（RFE）与反铁电体是一类具有大的Pm和小的Pr，这两种材料都已用于电容储能研究。此外，RFE可以在高场下保持纤细的电滞回线，这使得其能量效率高（η，Ue 与总存储能量密度的比率）。

研究者对于高储能密度的聚合物RFE的合成与研究自1998年宾州州立大学张启明课题组首先利用高能电子束诱发铁电聚合物P(VDF-TrFE)发生由铁电到弛豫铁电转变开始[12]。此后，研究者们陆续开发了嵌段共聚、接枝的方法来制备弛豫铁电体或是类反铁电体。[13,14]但是利用物理改性或是化学改性的方法存在着造价较高、反应不易控制、工艺麻烦等缺点，研究者们在积极寻求更高效、经济的方法来制备这样一类新型的铁电体。

晶体结构的变化以及晶区-非晶区的相互作用被认为是两种能产生新型铁电体的机制。[15]本课题拟采用半结晶聚合物P(VDF-TrFE)以及非晶聚合物PMMA进行物理共混，在经济简单的共混体系中实现新型铁电性能，研究聚合物共混体系的微区结构与铁电性能的对应关系能有效为未来调控聚合物铁电性能以达到最佳性能提供有力的结构设计依据。

2. 研究的基本内容与方案

研究目的：

在聚合物共混体系中实现新颖铁电性能，提高纯聚合物的储能能力，并研究这种新颖的铁电性与聚合物共混体内部微结构之间的对应关系。

技术方案：