目錄:北京智德創(chuàng)新儀器設(shè)備有限公司>>介電常數(shù)測試儀>> 橡膠塑料介質(zhì)損耗測試儀
| 參考價(jià) | ￥ 150000 |
| 訂貨量 | ≥1臺(tái) |
| ￥150000 |
| ≥1臺(tái) |
聯(lián)系方式：劉偉查看聯(lián)系方式
更新時(shí)間：2023-02-24 10:02:20瀏覽次數(shù)：514評(píng)價(jià)
聯(lián)系我們時(shí)請(qǐng)說明是智能制造網(wǎng)上看到的信息，謝謝!
橡膠塑料介質(zhì)損耗測試儀技術(shù)參數(shù)：
型號(hào)：ZJD-87
準(zhǔn)確度： Cx:±（讀數(shù)×0.5%+0.5pF）；tgδ:±（讀數(shù)×0.5%+0.00005）；
電容量范圍：內(nèi)施高壓：3pF～60000pF/10kV；60pF～1μF/0.5kV；外施高壓：3pF～1.5μF/10kV；60pF～30μF/0.5kV；
分辨率：最高0.001pF，4位有效數(shù)字；
介電常數(shù)ε測試范圍：0-200；
介電常數(shù)ε準(zhǔn)確度：0.5%
介質(zhì)損耗tgδ測試范圍：不限，
介質(zhì)損耗tgδ分辨率：0.000001，電容、電感、電阻三種試品自動(dòng)識(shí)別。
試驗(yàn)電流范圍：5μA～5A；
內(nèi)施高壓：設(shè)定電壓范圍：0.5～10kV ；
最大輸出電流：200mA；
升降壓方式：電壓隨意設(shè)置。比如5123V。
試驗(yàn)頻率： 40-70Hz單頻隨意設(shè)置。比如48.7Hz.
頻率精度：±0.01Hz
外施高壓：接線時(shí)最大試驗(yàn)電流5A，工頻或變頻40-70Hz
環(huán)境溫度：20±5℃
相對(duì)濕度：65±5%
高低壓電極之間距離：0~5mm可調(diào)
百分表示值精度：0.01mm
測量極直徑：50mm（表面積19.6cm2）
空極tgδ：≤3×10-5
最高測試電壓：2000V
體積：Ф210mm H180mm
重量：6kg
橡膠塑料介質(zhì)損耗測試儀
隨著電子工業(yè)的快速發(fā)展，需要高介電常數(shù)的材料以滿足電子元件的高性能化，小型化需求。陶瓷材料具有較高的介電常數(shù)，然而難于加工成型且生產(chǎn)耗能較大。高分子材料容易加工成型，且具有良好的擊穿強(qiáng)度，但是介電常數(shù)較低。研究者期望制備出一種聚合物基高介電常數(shù)復(fù)合材料以滿足實(shí)際需求。向聚合物中引入陶瓷粒子以及導(dǎo)電粒子是實(shí)現(xiàn)聚合物基高介電常數(shù)復(fù)合材料的兩種主要手段。然而大量的研究結(jié)果表明，簡單得變換復(fù)合材料中填料以及基體材料的種類難以制備出具有優(yōu)異介電性能的聚合物復(fù)合材料。通過改變復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改善復(fù)合材料的介電性能，被認(rèn)為是該領(lǐng)域的發(fā)展方向。然而其中涉及的復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)與介電性能的關(guān)系亟待進(jìn)一步的深入研究。本文采用具有較高介電常數(shù)的聚合物材料聚偏氟乙烯(PVDF)作為基體，通過向聚合物基體中加入特定表面處理的功能填料，制備聚合物基高介電常數(shù)復(fù)合材料。主要研究填料表面改性對(duì)復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)和介電性能的影響規(guī)律，結(jié)合電介質(zhì)物
理理論，分析了影響復(fù)合材料介電性能的物理機(jī)制。具體研究內(nèi)容如下：
(1) 對(duì) BaTiO3(BT)粒子的表面進(jìn)行羥基化處理，采用溶液法制備出BT/PVDF 復(fù)合材料。結(jié)果表明，與使用未改性的 BT 粒子填充的復(fù)合材料相比，使用改性 BT 粒子填充的復(fù)合材料的斷面中孔洞減少，并且對(duì)應(yīng)逾滲現(xiàn)象，表明向復(fù)合材料中同時(shí)加入 BT 與 REB 粒子能夠產(chǎn)生協(xié)同作用。與 REB/PVDF 復(fù)合材料相比，BT-REB/PVDF 復(fù)合材料具有更大的介電常數(shù)和更小的損耗因子。 的損耗峰向高溫方向位移，證明羥基化處理使得復(fù)合材料中的填料粒子與基體具有更好的結(jié)合性。這種良好的結(jié)合性使得復(fù)合材料的介電性能具有較好的溫度穩(wěn)定性以及頻率穩(wěn)定性，同時(shí)使其損耗因子也有所降低。復(fù)合材料界面結(jié)合性的提高歸結(jié)于填料粒子與 PVDF 基體之間形成的氫鍵。
(2) 為了降低復(fù)合材料的損耗因子，利用原位聚合的方法在多壁碳納米管(MWNTs)的表面上包覆了一層電導(dǎo)率較低的本征態(tài)聚苯胺(EB)，制備出具有核-殼結(jié)構(gòu)的功能填料 MEB。與 MWNTs/PVDF 復(fù)合材料相比，MEB/PVDF 復(fù)合材料具有較小的損耗因子、較低的電導(dǎo)率以及較大介電常數(shù)，這都由于 MEB 所具有的核-殼結(jié)構(gòu)引起。Raman 光譜證明 PVDF分子與填料粒子之間存在相互作用，這種相互作用降低了 PVDF 分子的運(yùn)動(dòng)能力，使得復(fù)合材料表現(xiàn)出較好的溫度穩(wěn)定性。
(3) 為了降低復(fù)合材料的逾滲閾值，采用了二維納米材料石墨烯(RGO)及其改性粒子作為填料來制備高介電復(fù)合材料。通過將氧化石墨在EB 溶液之中還原，得到改性 RGO 粒子(記為 REB)。材料的接觸角測試以及沉降實(shí)驗(yàn)表明，REB 粒子更容易在溶劑中分散，并且與 PVDF 的極性更加接近。介電性能測試表明，與 RGO/PVDF 復(fù)合材料相比，REB/PVDF復(fù)合材料在低頻下具有較大的介電常數(shù)以及較小的損耗因子，并且具有較小的逾滲閾值。
(4) 將 BT 以及 REB 粒子同時(shí)加入到 PVDF 聚合物基體中制備出三相復(fù)合材料，以進(jìn)一步改善材料的介電性能。結(jié)果表明隨著填料濃度的上升，復(fù)合材料的介電常數(shù)變大。增加 BT 粒子的濃度可以使得復(fù)合材料的出現(xiàn)。
在電子工業(yè)領(lǐng)域中，要求電子元件具有更高的性能和更小的體積[1]。研究者期望采用埋入式無源元件取代分立式無源元件來節(jié)省集成電路板的面積。此外，埋入式無源元件還能夠減小電信號(hào)延遲并降低寄生信號(hào)。電容器是一種重要的無源元件，在集成電路板上占有大量面積，制備埋入式電容器對(duì)于提高集電路的性能具有重要意義。制備埋入式電容器要求介質(zhì)材料具有較大的介電常數(shù)，較小的損耗因子，以及良好的加工性能等。陶瓷材料具有較高的介電常數(shù)，但是加工溫度高，難于直接嵌入到印刷電路板上。聚合物具有良好的柔韌性，加工溫度較低，但它的介電常數(shù)較低難以用來制備埋入式電容器。因此制備具有良好的介電性能和加工性能的高介電常數(shù)聚合物復(fù)合材料具有重要的意義。
1.1 材料的極化
能夠在電場的作用下發(fā)生極化的物質(zhì)稱為電介質(zhì)。電介質(zhì)以正、負(fù)電荷重心不重合的電極化方式來傳遞、記錄、存儲(chǔ)電的作用。電介質(zhì)不一定是絕緣體，但是絕緣體都是電介質(zhì)。理想電介質(zhì)中不存在可以自由移動(dòng)的載流子，當(dāng)處于外加電場中時(shí)，電介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生束縛電荷并形成內(nèi)建電場，以抵抗外加電場作用。極化就是物質(zhì)的正負(fù)電荷中心分離，并產(chǎn)生電偶極距的現(xiàn)象?；緲O化模型如圖 1-1 所示，當(dāng)在電介質(zhì)的兩極施加電壓后，電介質(zhì)內(nèi)部將被極化，在電場力的作用下電荷會(huì)的重新分布，并在電介質(zhì)中產(chǎn)生束縛電荷。電介質(zhì)的一個(gè)重要特性是其介電性與溫度、頻率有關(guān)。
電介質(zhì)的極化類型大致分為以下幾種：電子極化、離子極化、偶極取向極化和界面極化。下面分別介紹以上四種不同的極化機(jī)制。
1.1.1 電子極化
一個(gè)中性原子的凈電荷為零。從平均意義上講，電子的負(fù)電荷中心與原子核正電荷中心重合，原子沒有凈偶極矩，如圖 1-2(a)所示。但是在外加電場作用下，原子的電子云產(chǎn)生位移并形成偶極矩，這就被成為電子極化。任何物質(zhì)都可以發(fā)生電子極化。
1.1.2 離子極化
離子極化存在于 NaBr，KCl 和 NaCl 等離子型晶體中。如圖 1-2(b)所示，以一維NaCl 晶體為例，Na+與 Cl-鏈狀排列，當(dāng)無外加電場作用時(shí)，固體的凈偶極矩為零。受到外加電場作用后，正負(fù)離子產(chǎn)生位移，凈偶極距不再為零，進(jìn)而造成離子極化。
1.1.3 偶極取向極化
某些分子具有久偶極矩，例如 HCl 分子具有從 Cl-指向 H+的久偶極矩。當(dāng)沒
有外加電場作用時(shí)，這些分子會(huì)在熱激發(fā)作用下進(jìn)行隨機(jī)取向，如圖 1-2(c)所示。當(dāng)施加電場時(shí)，外加電場有使得偶極與其平行排列的趨勢，從而使得介質(zhì)在沿電場方向產(chǎn)生凈偶極矩，即產(chǎn)生偶極取向極化。與電子極化和離子極化相比，偶極取向極化具有較強(qiáng)的溫度依賴性。
1.1.4 界面極化
在異種材料介質(zhì)或同種材料的不同區(qū)域之間的界面上，當(dāng)有電荷積聚時(shí)會(huì)發(fā)生界面極化。如圖 1-2(d)所示，在介質(zhì)材料與電極的界面上由于電荷累積產(chǎn)生了界面極化。界面上的電荷會(huì)吸引更多的異號(hào)電荷到達(dá)電極，電極上電荷的增加最終導(dǎo)致了材料介電常數(shù)的增加。實(shí)際材料中不可避免的包含著各種可以移動(dòng)的電荷載流子，如電子、空穴、離子空位等，這些電荷載流子可能會(huì)在界面上造成界面極化。
1.1.5 頻率依賴性
靜態(tài)介電常數(shù)代表直流條件下的極化效應(yīng)。對(duì)介質(zhì)施加正弦交流電壓時(shí)，介質(zhì)表現(xiàn)出的介電常數(shù)會(huì)與靜電場下不同。例如對(duì)于偶極取向極化，正弦電場的幅度和方向不斷變化，會(huì)使分子的瞬時(shí)誘導(dǎo)偶極距隨電場發(fā)生變化。有兩種因素阻礙偶極在外加電場作用下立即有序排列。其一是熱激發(fā)作用，這種作用會(huì)使偶極隨機(jī)取向。其二，當(dāng)偶極處于粘性介質(zhì)中時(shí)，如果電場變化的太快，偶極無法跟上電場變化，結(jié)果仍會(huì)造成隨即取向。以上作用會(huì)使材料的介電常數(shù)具有頻率依賴性。當(dāng)對(duì)介質(zhì)施加正弦交流電壓時(shí)，介電常數(shù)可表示為：
許多材料并不是由單一種類的材料所構(gòu)成，而是由兩種或兩種以上的具有不同介電性能的組分所構(gòu)成的復(fù)合材料[11,12]。比如發(fā)泡聚乙烯，就可以看成是由聚乙烯和空氣組成的復(fù)合電介質(zhì)材料。我們通常需要得到該種復(fù)合材料的有效介電常數(shù) εeff。將其代入到公式(1-2)中，
假設(shè)一種介電常數(shù)為 ε1的球型介質(zhì)作為分散相分散在另外一種介電常數(shù)為 ε2的連續(xù)相介質(zhì)中，則有一個(gè)特定的規(guī)則：當(dāng)填料的體積分?jǐn)?shù)大于 20%，其復(fù)合材料的介電常數(shù)符合下面的公式：
Bruggeman 有效介質(zhì)模型能夠成功解釋向復(fù)合材料中添加導(dǎo)體填料時(shí)，復(fù)合材料由絕緣體到導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變。該理論認(rèn)為，當(dāng)球形粒子分散到電介質(zhì)基體之中時(shí)，復(fù)合材料的介電常數(shù)符合下面的公式：
上面給出了許多針對(duì)兩相介電復(fù)合材料的介電常數(shù)進(jìn)行預(yù)測的公式，文獻(xiàn)中報(bào)道的預(yù)測模型也不僅僅只有上面給出的這些模型，但是實(shí)際上這些理論預(yù)測值僅僅能夠在較為有限的范圍對(duì)復(fù)合材料的介電常數(shù)進(jìn)行預(yù)測。如圖 1-5 所示，可以看出在填料含量較高時(shí)，這些預(yù)測模型之間有明顯的差距。這主要是由于高填料含量下，基體與填料粒子的相互作用，填料粒子之間的相互作用，復(fù)合材料中空隙的引入等眾多因素都會(huì)對(duì)復(fù)合材料的介電常數(shù)產(chǎn)生影響，因此利用上述理論模型難以進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測。
逾滲理論是 1957 年由 J.M. Hanmmerslkey 提出，用來處理在一個(gè)龐大、無序的體系之中，由于相互連接程度的變化而導(dǎo)致的效應(yīng)。這種連接程度的變化通常伴隨著某種長程連接性的突然出現(xiàn)。逾滲理論最初是作為一個(gè)數(shù)學(xué)問題被提出，此后被廣泛用于解釋各種物理現(xiàn)象，它能夠很好的在體系的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間架起一座橋梁。
對(duì)于逾滲現(xiàn)象而言，它突出的特點(diǎn)是在逾滲閾值 fc附近，系統(tǒng)的某長程連接（在此可以理解為某種物理性質(zhì)，如表 1-1 所示）發(fā)生突變，fc是一個(gè)尖銳的臨界值，當(dāng)?shù)竭_(dá) fc時(shí)，系統(tǒng)的某種性質(zhì)將會(huì)發(fā)生“是與否"的突變。如圖 1-6 所示，隨著填料濃度的提高，填料從最初的分散狀態(tài)逐漸變成連續(xù)狀態(tài)，在這個(gè)過程之中復(fù)合材料的物理性能發(fā)生劇烈變化[23-25]。當(dāng)向聚合物之中加入導(dǎo)體填料時(shí)，復(fù)合材料的電導(dǎo)率符合下列公式：
其中 fc代表逾滲閾值，σc代表電導(dǎo)率，t 和 q 分別為臨界參數(shù)。他們與材料的維度密切相關(guān)。逾滲閾值的大小強(qiáng)烈的依賴于其內(nèi)部填料的尺寸大小、長徑比等因素，如圖 1-7 所示，因此可利用多種方式來改變復(fù)合材料的逾滲閾值。
1.3.1 聚合物基高介電復(fù)合材料的應(yīng)用
當(dāng)材料的介電常數(shù)大于 SiO2的介電常數(shù)時(shí)，稱為高介電常數(shù)材料。高介電常數(shù)材料在電子、電力工業(yè)中受到廣泛關(guān)注。例如在微電子領(lǐng)域，人們期望利用埋入式無源元件取代分立式無源元件，這將對(duì)集成電路工業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。因?yàn)橥ǔ７至o源器件在印刷電路板上占到 40%以上的表面積，埋入式無源器件將會(huì)極大的節(jié)約電路板的表面積，如圖 1-8 所示。另外，埋入式無源器件由于其連接點(diǎn)較短，能夠有效的減小電磁干擾，減小電信號(hào)的延遲，減少寄生信號(hào)，這些優(yōu)點(diǎn)正是電容器所需要的。例如對(duì)于退耦電容，希望他能夠具有較小的寄生電流，并具有較小的尺寸。這類電容器需要介電常數(shù)為 25~170 之間的介質(zhì)材料，而普通聚合物的相對(duì)介電常數(shù)相對(duì)較小，因此高介電常數(shù)復(fù)合材料受到了研究者的關(guān)注。
另外在介電彈性體領(lǐng)域，高介電常數(shù)材料也具有重要的應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)材料受到外界電場的作用時(shí)，兩極會(huì)產(chǎn)生了異號(hào)感應(yīng)電荷，在正負(fù)電荷的引力作用下，材料在厚度方向上擠壓并產(chǎn)生形變，如圖 1-10 所示。介電彈性體在膜厚度方向上產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)椋?/p>
目前主要有兩種方法制備高介電常數(shù)的聚合物復(fù)合材料，第一種就是向聚合物中添加具有高介電常數(shù)的陶瓷粒子，以提高復(fù)合材料的介電常數(shù)。很多陶瓷粒子具有較高的介電常數(shù)，但是加工過程中耗能較大，擊穿電壓較低。而對(duì)于聚合物而言，如聚乙烯、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸甲酯、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺等，它們?nèi)菀准庸こ尚?，具有較高的擊穿強(qiáng)度，但是其介電常數(shù)較低。因此研究人員期望通過制備聚合物基復(fù)合材料的方法制備出具有優(yōu)異介電性能的復(fù)合材料。
然而持續(xù)的增加填料粒子在復(fù)合材料的體積分?jǐn)?shù)，并不能不斷增加復(fù)合材料的介電常數(shù)。當(dāng)填料粒子達(dá)到一定濃度后，繼續(xù)增加填料的含量會(huì)使得復(fù)合材料的介電常數(shù)出現(xiàn)降低。研究者認(rèn)為這是由于填料粒子的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到一定的程度時(shí)，會(huì)造成BT 粒子出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，并向復(fù)合材料的體系內(nèi)部引入孔洞，如圖 1-15 所示。空氣介電常數(shù)較低，造成復(fù)合材料的介電常數(shù)降低。另外孔洞的引入也會(huì)降低復(fù)合材料的介電強(qiáng)度。
材料的介電常數(shù)較 BT/PI 復(fù)合材料的介電常數(shù)有一定程度的增高，但是復(fù)合材料的損耗因子也明顯升高。雖然 CCTO 自身的介電常數(shù)要遠(yuǎn)大于 BT 的介電常數(shù)，在相同的填料體積分?jǐn)?shù)下制備出的 CCTO/PI 的介電常數(shù)也比 BT/PI 復(fù)合材料的介電常數(shù)大，但是兩種無機(jī)粒子自身的介電常數(shù)的差距遠(yuǎn)大于兩種無機(jī)材料的聚合物復(fù)合材料之間介電常數(shù)的差距。
研究者進(jìn)一步研究了無機(jī)填料的尺寸對(duì)復(fù)合材料的介電常數(shù)的影響。Yang 等人向 PVDF 基體中分別摻入納米級(jí)和微米級(jí)的 CCTO 粒子，發(fā)現(xiàn)在相同的填料濃度下，納米復(fù)合材料具有更高的介電常數(shù) [96]。Fan 等人也發(fā)現(xiàn)，在較低的頻率下，BT/PVDF納米復(fù)合材料的介電常數(shù)要高于 BT/PVDF 微米復(fù)合材料的介電常數(shù)。研究者認(rèn)為納米級(jí)粒子填充使得復(fù)合材料具有更多界面形成更強(qiáng)的界面極化所致。
向聚合物之中添加高介電常數(shù)的陶瓷粒子提高復(fù)合材料的介電常數(shù)，但是復(fù)合材料的介電常數(shù)很難超過 100。在填料含量較高時(shí)，填料粒子容易發(fā)生團(tuán)聚，同時(shí)會(huì)將氣孔引入到材料中，破壞復(fù)合材料的機(jī)械性和電學(xué)性能。因此需要新的方法來提高復(fù)合材料的介電常數(shù)?；谟鉂B理論，一些研究者嘗試向復(fù)合材料中加入導(dǎo)電粒子來提高復(fù) 合 材 料 的 介 電 常 數(shù)。 當(dāng) 導(dǎo) 電 粒 子 加 入 到 基 體 中 后 ， 會(huì) 產(chǎn) 生Maxwell-Wagner-Sillars(MWS)作用，從而增加復(fù)合材料的介電常數(shù)。根據(jù)逾滲理論，復(fù)合材料的介電常數(shù)會(huì)在逾滲閾值附近發(fā)生明顯提高。微電容理論認(rèn)為導(dǎo)電粒子加入到聚合物之中，相當(dāng)于向聚合物基體之中引入了大量的微小電容器，這些微小電容器能夠提高復(fù)合材料的介電常數(shù)。導(dǎo)電粒子的形貌、電導(dǎo)率和其在基體中的分布都會(huì)對(duì)復(fù)合材料的逾滲閾值造成較大的影響，進(jìn)而會(huì)改變復(fù)合材料的介電性能。研究者對(duì)多種導(dǎo)電粒子進(jìn)行了研究，如金屬粒子、炭黑粒子等零維納米材料；多壁碳納米管(MWNTs)、單壁碳納米管(SWNT)、碳纖維等一維納米材料；石墨烯、石墨片等二維納米材料。另外，部分具有導(dǎo)電性能的高分子材料也受到了研究者的關(guān)注。
為了進(jìn)一步降低導(dǎo)電粒子在復(fù)合材料中的體積分?jǐn)?shù)，He 等人將剝離的石墨片摻入到 PVDF 中，制備出了(PVDF/xGnPs)復(fù)合材料，如圖 1-22(a)所示。該種復(fù)合材料的逾滲閾值較低，并且具有高的介電常數(shù)，如圖 1-22(b)所示。
Ryan 等人對(duì) MWNTs 的表面上進(jìn)行改性，通過共價(jià)鍵在 MWNTs 表面上接上一層羥基集團(tuán)以降低 MWNTs 表面的電導(dǎo)率，并將這種改性后的 MWNTs 填充到了硅橡膠(PDMS)中制備復(fù)合材料。結(jié)果表明填充改性 MWNTs 填充的復(fù)合材料在某些填料含量下使得復(fù)合材料同時(shí)具有較高的高介電常數(shù)和較低的損耗因子，如圖 1-24。
隨著微電子領(lǐng)域，信息領(lǐng)域的快速發(fā)展，迫切需要具有高介電常數(shù)，且容易加工成型，低能耗的材料來以滿足電子元器件的高速化、小型化的需求。陶瓷材料具有較大的介電常數(shù)，但是密度較大并且難于加工成型。聚合物材料具有較高的擊穿強(qiáng)度，良好的柔韌性，而且易于加工成型，但是其介電常數(shù)較小。具有單一組分的材料難以在介電性能，加工性能，機(jī)械性能同時(shí)具有優(yōu)異的性能，因此需要研究者制備出聚合物基高介電常數(shù)復(fù)合材料以滿足實(shí)際需求。
根據(jù)前面的介紹可以知道，向聚合物中加入具有高介電常數(shù)陶瓷粒子和導(dǎo)電粒子是實(shí)現(xiàn)聚合物基高介電常數(shù)復(fù)合材料的兩種主要方法。大量的研究工作集中于通過簡單的變換復(fù)合材料中基體以及填料的種類來調(diào)控復(fù)合材料的電學(xué)性能。然而通過上述手段實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料具有高介電常數(shù)的同時(shí)也帶來新的問題：比如復(fù)合材料的損耗因子大幅升高，擊穿強(qiáng)度明顯降低，電導(dǎo)率顯著增大等，機(jī)械性能降低等，這些因素都會(huì)影響復(fù)合材料的實(shí)際應(yīng)用。如何在提高復(fù)合材料介電常數(shù)的同時(shí)，兼顧到材料的其它性能成為亟待解決的問題。通過對(duì)復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控，進(jìn)而改善復(fù)合材料的介電性能，被認(rèn)為是聚合物高介電常數(shù)復(fù)合材料領(lǐng)域未來的發(fā)展方向。而其中涉及的復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)與介電性能的關(guān)系還需要進(jìn)一步的深入研究。
本文采用了 BT，MWNTs，石墨烯(RGO)等不同維度的納米材料作為復(fù)合材料的填料，并它們分別進(jìn)行特定的表面改性處理，以改變聚合物復(fù)合材料的介電性能。研究了填料改性處理對(duì)復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)與其介電性能影響，利用電介質(zhì)物理的理論對(duì)復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)和介電性能的影響機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)的分析，具體的研究內(nèi)容如下：
(1) 利用具有較高介電常數(shù)的 BT 粒子作為填料，為了改善 BT 與 PVDF 之間的結(jié)合性，改善 BT 在 PVDF 中的分散性，對(duì) BT 粒子的表面進(jìn)行了羥基化處理，以增強(qiáng)其與 PVDF 基體的相互作用。對(duì)于復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，研究了室溫下復(fù)合材料的介電常數(shù)、耐壓強(qiáng)度、損耗因子等多項(xiàng)性能，并進(jìn)一步研究了復(fù)合材料介電性能的溫度依賴性以及頻率依賴性。初步建立起了其復(fù)合材料界面處的相互作用與其介電性能之間的關(guān)系。
(2) 針對(duì)導(dǎo)電粒子填充的復(fù)合材料在介電常數(shù)迅速提高的同時(shí)，損耗因子也會(huì)增加過快這一問題，采用具有核-殼結(jié)構(gòu)的粒子作為復(fù)合材料的填料，來降低復(fù)合材料的漏導(dǎo)損耗。為了不破壞MWNTs 自身的電學(xué)性能，利用非共價(jià)鍵改性的方法對(duì) MWNTs進(jìn)行改性處理。采用原位聚合物的方法在 MWNTs 的在其表面上包覆了一層本征態(tài)的聚苯胺。對(duì)于所制備的填料粒子的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并研究了這種核-殼結(jié)構(gòu)對(duì)于復(fù)合材料介電性能的影響。
(3) 為了降低復(fù)合材料的逾滲閾值，采用了二維納米粒子石墨烯作為填料，制備聚合物基高介電常數(shù)復(fù)合材料。針對(duì)石墨烯易于團(tuán)聚且與 PVDF 基體的相容性較差的問題，對(duì)石墨烯進(jìn)行了改性處理。通過將氧化石墨在本征態(tài)聚苯胺的溶液中還原，實(shí)現(xiàn)了對(duì)石墨烯的非共價(jià)鍵改性。對(duì)于改性石墨烯粒子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，研究了填料改性對(duì)復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)和介電性能的影響。
(4) 為了進(jìn)一步提高復(fù)合材料的介電常數(shù)，降低復(fù)合材料的損耗因子。將改性石墨烯以及 BT 同時(shí)引入到 PVDF 中制備出了三相聚合物復(fù)合材料。對(duì)該種復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能進(jìn)行表征。并將其與兩相復(fù)合材料進(jìn)行比較，解釋其介電性能上的差異。
(空格分隔,最多3個(gè),單個(gè)標(biāo)簽最多10個(gè)字符)
會(huì)員1.png)
智能制造網(wǎng)