逐层可印刷纳米级聚丙烯用于精确控制金属化薄膜电容器中纳米复合电容器的介电形态

纳米复合电介质是电容器研究中越来越重要的创新领域，是提高器件电容能量密度、击穿强度和温度稳定性的途径。在这样的器件中，为了优化器件中的电场分布并防止纳米颗粒的聚集降低击穿电压，形态控制是至关重要的。然而，这很难用大规模制造技术来实现，如熔体挤出和拉伸，因为熔体加工会引起聚集，并且几乎不可能将长度尺度控制在1µm以下。逐层制造提供了一种潜在的自下而上的替代方案，通过连续沉积室温稳定的聚合物油墨的超薄层来印刷电介质。这将允许精细的厚度和形态控制，并且可以很容易地适应工业规模的印刷技术，如辊对辊槽模涂。本研究通过在工业友好溶剂中开发聚丙烯基油墨来探索这项技术，然后用于制造电容器器件。凝胶油墨能够用于沉积具有高再现性的大部分无定形聚丙烯的超薄（低于200nm）层。基于这些聚丙烯层的电容器的性能与商业设备相当，表现出优异的自清除和击穿性能。墨水的连续沉积也得到了证明，从而可以制造出具有微调厚度和电容的器件以及纳米复合电容器。这证明了大规模逐层电介质印刷的可行性，并为商业超薄适形聚丙烯电容器、多组分夹层纳米复合电容器和多层聚丙烯电容器以及电介质研究的全新可能性铺平了道路。