[发明专利]高介电常数的纳米钙钛矿CsPbX3

说明书

本发明公开了高介电常数的纳米钙钛矿CsPbX₃/聚酰亚胺复合膜及其制备方法。采用一种简便的方法合成高质量的CsPbBr₃钙钛矿粉末，并溶解于DMF溶剂中得到CsPbBr₃/DMF溶液；然后通过溶液共混制备不同比例的CsPbBr₃/PAA前驱体，再将共混溶液经过涂膜加热，涂膜，经过热亚胺化得到纳米钙钛矿CsPbBr₃/聚酰亚胺复合膜。与现有技术相比，本发明的纳米钙钛矿CsPbX₃/聚酰亚胺复合膜具有更高的介电常数(4.03～11.5)，而且保持着聚酰亚胺优异的热学及力学性能。均匀分散在聚酰胺酸膜中的钙钛矿，在热亚胺化过程中重新结晶，形成纳米钙钛矿，为20～600纳米，提高了其介电常数。

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺复合膜及其制备方法，特别涉及聚酰亚胺和纳米钙钛矿CsPbX₃的复合膜及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺是一类具有优异的热稳定性、机械性能及电性能的高性能高分子材料，广泛应用于汽车、航空航天、微电子等高科技领域。纯的聚酰亚胺介电常数较小(约2.5～3.5)，限制其应用于高密度储能容器。通常把高介电陶瓷、导电金属粒子(银、铜、铝等)、碳材料或有机物质加入聚酰亚胺中制备高储能聚酰亚胺基复合材料。然而，添加物质与聚酰亚胺的不相容性、分布的不均匀性以及增加的介电损耗等，都会影响聚酰亚胺基复合材料广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高介电常数的纳米钙钛矿CsPbX₃/聚酰亚胺复合膜及其制备方法。

本发明提供的一种纳米钙钛矿CsPbX₃/聚酰亚胺复合膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)预聚阶段：将4,4′-二氨基联苯(ODA)与3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐在搅拌条件下，于-5～20℃反应6～12小时，得到聚酰胺酸溶液；在有机溶剂中加入钙钛矿CsPbX₃粉末，超声分散后得到钙钛矿CsPbX₃溶液，之后加入所述聚酰胺酸溶液，在0～25℃下搅拌5～20小时，得到纳米钙钛矿CsPbX₃/聚酰胺酸共混溶液；其中，CsPbX₃为CsPbBr₃、CsPbCl₃或CsPbI₃；

(2)热亚胺化阶段：将步骤(1)得到的钙钛矿CsPbX₃/聚酰胺酸共混溶液倾倒在平板上，在40～60℃烘6～12小时，再在60～100℃干燥6～12小时，最后在200～400℃下亚胺化，即可得纳米钙钛矿CsPbX₃/聚酰亚胺复合膜。

优选地，所述搅拌条件为以300～1200rpm的速度搅拌。

优选地，所述聚酰胺酸溶液的特性粘度为1.0～3.5dl/g。

优选地，所述有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)或者N,N-二甲基甲酰胺(DMF)。

优选地，所述钙钛矿CsPbX₃溶液的固含量为1％、3％、7％、10％或20％。

优选地，所述平板为玻璃板。

上述方法得到的纳米钙钛矿CsPbX₃/聚酰亚胺复合膜，具有很高的介电常数，能够用于制备高温薄膜电容器。

本发明的技术效果是：通过将钙钛矿粉溶液与聚酰胺酸溶液在特定条件下共混，然后亚胺化处理获得了高介电常数、高性能的纳米钙钛矿CsPbX₃/聚酰亚胺复合膜，克服了纯聚酰亚胺介电常数低等问题；制备的复合膜膜介电常数在4.6～11.2之间，介电损耗小于0.5(10⁶Hz), 拉伸强度为30～122MPa，5％热分解温度高于500℃，热学性能和力学性能都适于制备高温薄膜电容器。