DOI: 10.1016/j.compositesa.2021.106275

二维纳米材料因其特殊的纳米结构和多种功能而被广泛应用于高级功能材料领域。但是，二维纳米材料的研究面临着合成困难、物种缺乏、形成机理不明确、制备方法不通用等问题。本研究报道了一种基于静电纺丝制备二维无机材料（二氧化钛）的新方法，其厚度约为20nm，宽厚比大于50。这些2D纳米带TiO2能够显著增强PVDF基复合材料的介电性能，而纳米带的体积分数很小（3vol％），可以轻松实现12.45 J/cm3的能量密度。该方法具有生产安全、成本低和可连续制备等优点。更重要的是，由于其具有通用性，该方法有望成为制备一系列2D无机纳米材料的通用方法。

图1.（a-c）在30℃，1.33k V/cm，0.3mL/h的条件下，通过静电纺丝法制备的TDNBs的不同放大倍率SEM图像。（d）TDNBs的宏观物理外观。（e）三个重要外部条件对静电纺丝的影响。

图2.（a-b）TiO2的不同放大倍率SEM图像和（c）XRD结果。（d-f）中孔TiO2-TDNBs中O1s、Ti2p和C1s的XPS核级谱。

图3.（a）单层中孔TiO2-TDNBs的AFM形貌图像和相应的高度信息。垂直刻度为14.74nm。（b）初纺TDNBs的TEM图像，以及（c-d）单层TiO2-TDNBs的TEM图像和HRTEM图像。

图4.（a）电纺TDNBs的形成机理示意图。（b）TDNBs核壳结构截面的SEM图像。（c）不稳定区域B的应力分析图。

图5.从喷丝头到收集板的纺丝形状变化统计分析，统计参数是纺丝厚度比和厚度随距离的变化。自上向下的SEM显微照片是纤维在箭头相应距离（1cm，2cm，4cm，6cm，8cm，10cm）处的横截面视图，SEM图像的比例（白线）为1μm。从图中可以看出，随着纺丝距离的增加，纺丝形状接近于2D结构TDNBs。

图6.（a-b）TiO2-TDNBs体积分数为0％、1％、3％、5％和10％的复合材料的介电常数和tanδ。（c）电击穿强度的威布尔分布线性回归。（d）能量密度和击穿强度。（e）TiO2-TDNBs体积分数为0％、1％、3％、5％和10％的复合材料的D-E曲线。（f）PVDF纳米复合物中不同纳米夹杂物体积分数对电位移的影响。

图7.复合材料的介电常数（a）和tanδ（b）。电击穿强度的威布尔分布线性回归（c）。PVDF、3vol％-TiO2-TDNBs和3vol％-TiO2-1D的能量密度和击穿强度（d）。