DOI: 10.1021/acsaem.1c00535

由聚合物基体和无机填料组成的复合材料因其在柔性介电薄膜电容器中的应用前景而备受关注。然而，在保证高充放电效率的同时提高能量密度仍然是一个巨大的挑战。在这项工作中，通过一步静电纺丝法精确制备了掺杂不同含量超细Au纳米粒子的Ba0.6Sr0.4TiO3纳米纤维（BST NFs），通过溶液浇铸工艺进一步制备了含各种纳米纤维的P（VDF-TrFE-CFE）（PVTC）基复合材料。通过优化BST NFs中超细金纳米粒子的掺杂含量和分布，这种单层复合材料实现了14.2J/cm3的优异放电能量密度和71.3％的良好储能效率，这可归因于增强的电位移，保证了能量损失的抑制和击穿强度的提高。因此，在一维无机纳米填料中掺杂适量的超细金属纳米颗粒是设计具有优异性能的聚合物基复合材料的可行策略。

图1.BST和Au-BST纳米纤维的制备示意图。

图2.纳米纤维的SEM图像和直径分布统计：（a）BST NFs；（b）1Au-BST NFs；（c）2Au-BST NFs；（d）3Au-BST NFs。

图3.（a）纳米纤维的XRD图，（b）2Au-BST NFs的TEM图像，（c）2Au-BST NFs中Au纳米粒子的直径分布统计，以及（d）2Au-BST NFs的HRTEM图像。

图4.（a）原始PVTC薄膜和（b）2Au-BST NFs/PVTC复合薄膜的表面SEM图像，（c）纯PVTC薄膜和（d）2Au-BST NFs/PVTC复合薄膜的横截面SEM图像。

图5.（a）复合和原始PVTC薄膜的XRD图以及（b）FT-IR光谱。

图6.复合和原始PVTC薄膜介电性能的频率依赖性：（a）介电常数，（b）介电损耗和（c）电导率，103 Hz下的（d）介电常数（黑色）和介电损耗（蓝色）。

图7.（a）复合和原始PVTC薄膜的威布尔分布，（b）特征击穿强度（红色）和形状参数（绿色）。

图8.复合和原始PVTC的储能特性：（a）300MV/m下的单极D-E环；（b）能量密度（Ue），（c）放电能量密度（Ud），（d）充电和放电效率（η）与外加电场的关系。

图9.先前报道的单层复合材料的最大放电能量密度和效率比较。