介電常數(shù)和擊穿強(qiáng)度是決定 PMC 儲能密度的兩個重要參數(shù),由于儲能密度與擊穿強(qiáng)度呈平方關(guān)系,所以提高材料的的擊穿強(qiáng)度才能使復(fù)合材料具有更高的儲能密度。復(fù)合材料的最大儲能密度(U)可以根據(jù)公式(1)[117-119]計算。
U =12ε0εrEb2 (1)
其中εr 是復(fù)合材料的介電常數(shù),ε0 是真空介電常數(shù)(8.8542×10?12 F m?1), Eb 是復(fù)合材料的擊穿強(qiáng)度,其是可以施加到電介質(zhì)材料而不使其導(dǎo)通的最大電場。
下圖是計算得到的 EP/(PAN-LiOTf)復(fù)合材料的 U 值。所有 EP/(PAN-LiOTf)的 U均遠(yuǎn)大于 EP 樹脂,0.22EP/(PAN-LiOTf)復(fù)合材料的 U 為 0.172 J/cm3,是 EP 樹脂值的15.2 倍。前期所報道的導(dǎo)體/聚合物復(fù)合材料的 U 一般是聚合物的 2.7-6.0 倍,因此本文制備的 EP/(PAN-LiOTf)復(fù)合材料具有顯著的優(yōu)勢。這歸功于 EP/(PAN-LiOTf)復(fù)合材料較 EP 樹脂具有高介電常數(shù)和高擊穿強(qiáng)度。這個結(jié)果對 EP/(PAN-LiOTf)復(fù)合材料在可穿戴設(shè)備、機(jī)器人傳感器等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義[120-122]。