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BiFeO3纤维PVDF复合膜的制备及储能性能研究的任务书
任务书：BiFeO3纤维PVDF复合膜的制备及储能性能研究
一、研究背景及意义
随着现代社会对能源需求的不断增加，储能技术逐渐得到广泛应用。其中，基于压电效应的储能技术具有很高的能量密度和稳定性，已成为一种重要的储能手段。因此，研究压电材料并将其制备成高效、稳定的储能材料，对于解决储能技术面临的现实问题具有非常重要的意义。
BiFeO3(BFO)作为一种具有优良压电性能的多铁性氧化物，在储能领域得到了广泛的研究。然而，由于其低饱和磁化强度和较小的自旋极化，仅能存储相对较小的能量。因此，将BFO与其他材料进行复合，提高其储能性能，成为近年来的热点研究方向之一。
本课题将以聚偏氟乙烯(PVDF)作为复合材料的载体，通过纺丝技术制备BiFeO3纤维PVDF复合膜，并对其储能性能进行研究。这不仅可以探索BiFeO3与PVDF复合储能材料的性能、结构和机理，更有助于拓展和完善压电材料在储能领域的应用。
二、研究内容及目标
1.制备BiFeO3纤维PVDF复合膜
采用电纺丝技术制备BiFeO3纤维PVDF复合膜。通过调节纺丝参数，如转速、电压等，优化制备工艺，得到厚度均匀、质地细致的复合膜。
2.对复合膜进行表征
利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)等手段，对制备好的复合膜表面形貌、结构等进行表征，分析其结构和形貌特征，确定制备的复合膜品质。
3.对复合膜的压电性能进行测试
采用压电测试仪对复合膜的压电效应进行测量，分析复合膜的压电性能，以确定其在储能领域的应用潜力。
4.对复合膜的储能性能进行评估
利用电极板与复合膜组装退火模式电容器，对复合膜进行充放电循环测试及伏安特性测试，研究其循环稳定性和储能性能，分析其储能机理和性能表现。
三、研究方案及方法
1.材料准备
BiFeO3纳米粉体制备采用湿化学合成法，PVDF以聚合物形式购入。
2.电纺丝工艺制备
采用DC电纺丝技术，调节转速、电极距离、电压等参数，制备不同比例的BiFeO3纤维PVDF复合材料。
3.表征手段
采用SEM、TEM、AFM等技术对制备好的BiFeO3纤维PVDF复合材料的形貌、结构、表面特征、尺寸等进行表征。
4.压电测试
通过压电测试仪对复合膜的压电性能进行测试，采集数据，分析数据形成压电性能图像。
5.储能性能测试
采用退火模式电容器对复合膜进行充放电循环测试，同时对其伏安特性进行测试；通过分析实验数据，探讨复合膜的储能机理和性能表现。
四、预期结果
1.成功制备纤维PVDF复合膜，确定其微观结构和形貌特征。
2.研究BiFeO3纤维PVDF复合膜的压电效应及其不同比例下的压电性能，初步确定其在储能领域的应用潜力。
3.探究复合膜的储能机理，评估其储能性能，为压电材料在储能领域的应用提供科学依据。
五、参考文献
1.Li,X.,Chang,W.,Ding,H.,Liu,M.,Wang,H.,Zhang,X.&Zhang,S.PreparationandenhancedenergystoragepropertiesofnanocompositefilmsbasedonPVDFandbariumtitanatenanowires.ColloidPolym.Sci.297,591–599(2019).
2.Li,Q.,Liu,Y.,Cheng,L.,Zhang,H.,Song,W.&Duan,J.TunableBioinspiredPhotonicFilmsasOpticalSensorswithUltrafastResponseRates.ACSNano14,12407–12416(2020).
3.Zhang,Y.etal.Enhancedelectricalandpiezoelectricpropertiesofpoly(vinylidenefluoride)/bariumstrontiumtitanatenanowirecomposites.CompositeScienceandTechnology141,80–88(2017).