本发明涉及电介质材料领域，特别是涉及一种超低介电损耗的钛酸锶铋/聚醚酰亚胺复合薄膜材料的制备方法。
背景技术：
1、近年来，电介质储能电容器因其具有超高功率密度、低损耗、高工作电压的优点，被广泛应用于精密武器系统、电子电力系统和能源系统等诸多领域。聚合物纳米复合材料是兼具聚合物以及纳米填料特点的储能材料，比常规材料拥有更优良的性能，具有广阔的应用前景。然而使用无机填料的复合材料大多聚焦于高介电常数而忽略材料的介电损耗问题，因此有必要开发一种新的复合材料来实现低介电损耗的同时达到介电常数大幅提升的目的。
2、高分子聚合物拥有易加工、击穿强度高、介电常数低和能量密度低等特点，聚醚酰亚胺(pei)是一种杂芳香族聚合物，是目前较有前景的高温电介质材料，但是存在介电常数很低的问题，会影响复合材料的储能性能。目前大多数改善该问题的方法是添加大量的无机填料，但这会导致填料的团聚以及材料力学性能的急剧下降。
技术实现思路
1、本发明的目的在于，提供一种超低介电损耗的钛酸锶铋/聚醚酰亚胺复合薄膜材料的制备方法，以解决背景技术中的上述问题。本发明设计的介电复合材料使用聚醚酰亚胺作为基体，钛酸锶铋二维片状无机陶瓷作为填料，采取微量添加无机填料的方法，在维持良好力学性能的同时，又达到了在维持超低介电损耗的前提下大幅提升介电常数的技术效果。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
3、本发明技术方案之一：提供一种钛酸锶铋/聚醚酰亚胺复合薄膜材料，所述复合薄膜材料中以聚醚酰亚胺薄膜为基体，以片状结构的钛酸锶铋为填料。
4、优选地，所述钛酸锶铋在复合薄膜材料中的占比为0.1-2vol％。
5、本发明技术方案之二：提供一种上述钛酸锶铋/聚醚酰亚胺复合薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：
6、将钛源、锶源、铋源、助熔剂和溶剂混合，烧结，得到钛酸锶铋粉体；
7、将所述钛酸锶铋粉体和聚醚酰亚胺在有机溶剂中混合，然后涂布为薄膜状，剥离，得到所述钛酸锶铋/聚醚酰亚胺复合薄膜材料。
8、优选地，所述钛源包括二氧化钛、四氯化钛、硝酸钛和硫酸氧钛中的一种或多种；所述锶源包括碳酸锶、乙酸锶、硫酸锶和硝酸锶中的一种或多种；所述铋源包括醋酸铋、乙酸铋、硫酸铋和氧化铋中的一种或多种。
9、优选地，所述钛源、锶源和铋源的摩尔比为4:1:4。
10、优选地，所述助熔剂为氯化钾。
11、优选地，所述烧结的温度为600-1200℃，时间为0.5-4h。
12、优选地，所述钛酸锶铋粉体和聚醚酰亚胺的体积之和与有机溶剂的体积比为1:5-10；所述钛酸锶铋粉体和聚醚酰亚胺的体积比为(0.1-2):(98-99.9)。
13、优选地，所述溶剂为乙醇。
14、优选地，所述有机溶剂为n-甲基吡咯烷酮。
15、依照本发明方法制得的钛酸锶铋粉体，平面尺寸为0.5-5μm。
16、优选地，所述剥离之前还包含去除有机溶剂的步骤，所述去除有机溶剂为在40-100℃烘干2-24h。
17、本发明技术方案之三：提供一种上述钛酸锶铋/聚醚酰亚胺复合薄膜材料在储能材料领域中的应用。
18、本发明中，所述氯化钾的作用是作为反应介质，能够在高温下融化、流动，促进钛源、铋源和锶源的反应结合；所述乙醇的作用是作为球磨的介质，有助于原料的充分混合；所述n-甲基吡咯烷酮的作用是作为pei的溶剂，使pei可以均匀分散。
19、本发明的技术原理如下：
20、本发明公开了一种钛酸锶铋/聚醚酰亚胺(sbt/pei)复合薄膜材料的制备方法，其通过将具有片状结构的钛酸锶铋(sbt)与聚合物聚醚酰亚胺混合，可以在基本维持超低介电损耗的情况下实现室温下介电常数的大幅上升。
21、钛酸锶铋(srbi4ti4o15，简称sbt)是一种类钙钛矿结构的无机陶瓷，可以生长为二维片状结构，拥有较大的厚径比。将本发明中的钛酸锶铋粉体添加进原料体系中后，其高比表面积的特征能使填料片状两侧积累较多电荷，提升界面极化。同时钛酸锶铋粉体的二维片状结构能够有效阻止电荷迁移，截断击穿电流路径。
22、本发明先通过球磨的方式混合原料，然后通过熔盐法合成sbt，之后通过洗涤去除cl-等杂质，得到最终的二维片状sbt材料，再利用刮涂技术合成复合材料，得到最终目标产物。利用本发明方法制得的二维片状sbt具有良好的结晶性，具有较大的厚径比，形成了微米级的致密片状材料，拥有良好的表面形态。复合后的材料能维持较好的力学性能，同时sbt能在内部均匀分散，为复合材料提供较高的介电常数的同时，能够阻碍击穿电路的形成，从而在较低的sbt含量下也能维持pei优异的低损耗性能。使其成为柔性陶瓷纳米膜、高功率器件、电介质电容器等柔性电子产品的理想型候选材料。本发明的制备方法简单、易操作。
23、本发明的有益技术效果如下：
24、本发明设计的介电复合材料使用聚醚酰亚胺作为基体，钛酸锶铋二维片状无机陶瓷作为填料，采取微量添加无机填料的方法，改变添加量的同时能够维持良好的力学性能，又达到了在维持超低介电损耗的前提下大幅提升介电常数的技术效果。
25、本发明采用二维填料与基体复合，可以在微量填料含量情况下，利用二维材料的高径厚比和高比表面积达到较高的界面极化从而提升介电常数，阻碍击穿电流通路。
26、本发明得到的复合薄膜材料可以在基本维持纯pei薄膜超低介损耗的前提下，实现介电常数大幅度提升，有效的提升了复合薄膜的储能性能。复合薄膜材料在1khz频率下介电损耗可以低至0.004，介电常数可以达到6.7。
27、本发明的复合薄膜材料具有较好的力学性能、高耐热性以及优异的加工成型性，可广泛应用于电子元器件等领域的开发，并且制备方法简单、易操作，对环境无污染。
1.一种钛酸锶铋/聚醚酰亚胺复合薄膜材料，其特征在于，所述复合薄膜材料中以聚醚酰亚胺薄膜为基体，以片状结构的钛酸锶铋为填料。
2.根据权利要求1所述的钛酸锶铋/聚醚酰亚胺复合薄膜材料，其特征在于，所述钛酸锶铋在复合薄膜材料中的占比为0.1-2vol％。
3.一种权利要求1或2所述的钛酸锶铋/聚醚酰亚胺复合薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述钛源包括二氧化钛、四氯化钛、硝酸钛和硫酸氧钛中的一种或多种；所述锶源包括碳酸锶、乙酸锶、硫酸锶和硝酸锶中的一种或多种；所述铋源包括醋酸铋、乙酸铋、硫酸铋和氧化铋中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述钛源、锶源和铋源的摩尔比为4:1:4。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述助熔剂为氯化钾。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述烧结的温度为600-1200℃，时间为0.5-4h。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述钛酸锶铋粉体和聚醚酰亚胺的体积之和与有机溶剂的体积比为1:5-10；所述钛酸锶铋粉体和聚醚酰亚胺的体积比为(0.1-2):(98-99.9)。
9.一种权利要求1或2所述的钛酸锶铋/聚醚酰亚胺复合薄膜材料在储能材料领域中的应用。
