PVDF基复合材料高介电性能的研究进展

聚合物基高介电材料具有高介电性能的同时具有容易加工等机械性能,已成为微电子领域的一研究热点。综述了基于PVDF的复合材料高介电性能的相关研究,主要介绍了引入陶瓷成分、导电成分,表面化学改性,包覆改性和不同制备工艺对提高复合材料介电性能的作用,制备高介电性能的柔性介电材料。介绍了相关介电理论,并对高介电复合材料的应用和制备进行了展望。     

核壳结构粒子/聚合物复合电介质材料研究进展

综述了基于核壳结构粒子的壳层结构调控导体或陶瓷核壳结构粒子/聚合物复合材料介电性能的最新研究进展,分析并总结了壳层设计、种类、结构、厚度等对复合材料介电性能的影响与调控机理,核壳结构粒子能协同改善复合材料的相对介电常数、击穿强度及降低损耗。界面缓冲区的绝缘外壳改善了复合体系界面相容性与填料分散性,有效抑制了载流子迁移,从而显著降低了体系的介电损耗及漏电流;此外,绝缘外壳还减缓了复合材料内部的电场畸变与集中,提高了材料的击穿强度。指出填料粒子核壳结构的合理设计及其与聚合物基体的协同效应,是提高复合电介质材料击穿强度的发展方向。     

新型碳-钛酸钡复合陶瓷膜的制备及介电性能研究

钛酸钡基陶瓷薄膜电容器以其高能量密度成为新能源领域独立动力电源和大容量储能电源的重要研究对象。本论文介绍了采用石墨纸作为电极材料、钛酸钡陶瓷作为介电材料制备陶瓷薄膜电容器的工艺,并利用石墨纸在高温环境下的渗碳来提高钛酸钡层的介电性能的方法,并研究了脱碳处理对复合材料介电性能的影响规律。制备了具有微观结构理想、介电性能优异的碳-钛酸钡复合陶瓷膜。结果表明陶瓷的晶粒大小为1μm左右,介电常数在100Hz 10V测试条件下达到3.9×105。     

石英纤维增强氰酸酯树脂基复合材料性能研究

研究了QF210石英纤维增强新型的改性氰酸酯树脂基复合材料的耐热性、力学性能和介电性能,结果表明5528A／QF210复合材料具有优良的力学性能和优异的介电性能,可在150℃下使用。尤其是5528A／QF210复合材料的介电性能具有极好的频率稳定性,适合作为宽频高透波材料。     

钛酸钡基铁电材料的介电非线性研究

通过A位或B位掺杂改性得到的钛酸钡基铁电材料,在外加直流偏置电场作用下,具有介电常数非线性可调的优异介电性能,可以广泛地应用于压控可调陶瓷电容器和微波可调器件领域。针对钛酸钡基铁电材料的介电非线性特性,讨论了BaTiO_3基铁电材料分别在铁电相、顺电相以及相转变温度场附近的介电非线性机理和相关理论;结合笔者近年来有关介电非线性研究的实验结果和相关文献报道,综述了不同A位离子(如Sr~(2-)和Ca~(2-)等)或B位离子(如Zr~(4 )和Sn~(4-)等)掺杂的BaTiO_3基铁电材料体系的介电非线性研究现状,分别对不同物质形态(陶瓷块体、薄膜和厚膜)的BaTiO_3基铁电材料的介电非线性研究及其应用进行了对比分析;并对钛酸钡基铁电材料今后的发展趋势和研究方向进行了展望。     

高储能密度PI基纳米复合材料研究进展

综述了采用溶液共混法、原位聚合等方法将纯聚酰亚胺(PI)与各类功能性填料进行掺杂。分别概述了陶瓷、纳米碳材料等填料填充制备的PI基介电纳米复合材料,极大地提升了复合材料的介电储能性。对近年来国内外PI基复合材料体系、制备方法及其介电性能的研究进行了系统的综述,对其研究和应用趋势进行了展望。     

玻璃纤维布增强EP/PPO复合材料性能及应用

利用材料试验机、扫描电镜、高频微波仪及差示扫描量热仪研究了玻璃纤维布增强环氧树脂(EP)/聚苯醚(PPO)复合材料的弯曲性能、相态、介电性能和耐热性。结果表明,树脂含量对EP/PPO复合材料的弯曲强度和介电性能影响很大,在树脂质量分数约为40%时,复合材料的弯曲强度最大;当树脂质量分数大于30%时,介电常数的理论预测值与实验结果基本符合;硅烷偶联剂KH-550处理玻璃纤维布制得复合材料的弯曲性能较优;玻璃纤维布增强EP/PPO复合材料的热性能比纯EP/PPO树脂的热稳定性好。     

晶粒尺寸对Ba0.80Sr0.20TiO3陶瓷介电铁电特性的影响

利用微波烧结技术和传统烧结技术制备了晶粒尺寸在0.8～15μm的Ba0.80Sr0.20TiO3陶瓷，并对样品的介电特性和铁电特性进行了测试，分析了晶粒尺寸对材料介电和铁电性能的影响，实验结果表明，微波烧结技术可以有效地控制Ba0.80Sr0.20TiO3陶瓷的晶粒尺寸，晶粒尺寸降低，材料的介电常数大幅度提高，弥散指数降低，在外电场作用下，材料介电常数呈现明显的非线性效应，晶粒尺寸的大小对非线性效应产生影响，随晶粒尺寸的降低，材料的矫顽电压，剩余极化和自发极化都有所提高。     

碳基-聚偏氟乙烯介电复合材料的研究进展

碳基导电材料填充的聚偏氟乙烯(PVDF)介电复合材料因其优异的介电性能在介电材料领域具有重要地位。综述炭黑、碳纳米管、石墨烯以及碳纤维等作为碳基导电材料制备PVDF介电复合材料的研究现状,并对复合材料在微电子领域、电气工程领域以及生物医学领域的应用进行总结。     

PMMA/PZT复合材料的制备及电性能研究

采用有机物燃烧法制备了不同孔隙率多孔PZT陶瓷基体,在此基础上通过原位聚合法制备了PMMA/PZT压电复合材料。研究了复合材料的形貌与压电陶瓷体积含量对复合材料介电性能和压电性能的影响。结果表明,复合材料仍存在一定的孔隙率,随着PZT体积含量的增加,电性能参数呈非线性增加。当PZT体积含量为75%时,d33值达98 PC/N。     

低介电聚合物复合材料发展现状

随着航空、交通以及5G通信领域的快速发展,对聚合物材料的介电性能提出了更高的要求。在大型工业以及科研中,急需开发具有更低介电性能的聚合物材料。聚酰亚胺(PI)、环氧树脂(EP)、氰酸酯树脂(CE)、聚丁二烯树脂(PB)等低介电聚合物在电子通信领域具有较大的发展潜力。综述了PI、EP、CE及PB基复合材料在降低介电常数以及介电损耗等方面的研究进展。降低聚合物介电常数和介电损耗,可以通过生成的空芯或孔隙结构引入空气或者通过降低摩尔极化率,达到改善低介电复合材料介电性能的目的。深入研究了复合材料的介电性能与频率、温度及填料含量的关系,并且提出了关于低介电聚合物基复合材料应用前景和未来发展方向的展望。     

固封极柱用热塑性绝缘材料性能分析

通过熔融共混、挤出造粒和注塑成型工艺制备了短切纤维增强高温尼龙和短切纤维增强聚苯硫醚2种复合材料,对2种材料在不同玻纤用量下的力学性能、热性能、吸水率和介电性能进行了研究和对比。结果表明:玻纤的加入能有效提高材料的力学性能和热变形温度,对材料的介电性能影响显著,其中,HTPA/GF的力学及耐热性能优于PPS/GF,但介电性能低于PPS/GF,2种材料各性能均满足中压开关设备固封极柱包封材料的主要指标要求。     

Fe_2O_3/石墨烯纳米材料填充聚合物基复合材料介电性能研究

随着电子设备向多功能化和小型化方面的迅速发展,电子工业领域迫切的需要具有优异介电性能的材料,从而可以提高电子设备的散热能力并且减小电子电容器的体积,研究具有高介电性能的聚合物基复合材料具有非常重要的意义。本实验分别选用Fe2O3作为填料,以PVDF为聚合物基体,采用热压工艺制备了不同组分的Fe2O3/PVDF复合材料,分析对比了影响复合材料的介电性能的因素,得到了如下的结论:(1)Fe2O3/PVDF复合材料的电导率及介电性能与频率的曲线图表明,该体系复合材料的电导率随频率的增大而增大,复合材料的介电常数随频率的增大而逐渐减小,复合材料的介电损耗随频率的增大先减小后增大。(2)Fe2O3/PVDF复合材料的电导率及介电性能与Fe2O3体积含量的关系显示,随着Fe2O3体积分数的增大,该体系复合材料的电导率、介电常数和介电损耗整体均为逐渐增大。     

湿热老化对石英纤维/聚酰亚胺复合材料力学和介电性能影响研究

本文考察了湿热老化对QW220/902(石英纤维/聚酰亚胺)树脂基复合材料力学和介电性能的影响。研究结果表明:复合材料在80℃下经48 h水煮处理后,由于水分子浸入引起界面脱粘,各项力学性能略有下降,300℃下的层间剪切强度保持率为86.48%,但是其他力学性能保持率仍超过90%;水煮处理后复合材料的介电性能发生明显下降,但是经100℃真空干燥除去水分后,材料的介电性能可以得到基本保持,表明QW220/902复合材料具有良好的抗湿热老化性能,可以作为结构/透波一体化材料,具有很好的应用前景。     

石英陶瓷复合材料介电性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了石英/石英陶瓷复合材料,并采用矢量网络分析仪短路波导法对石英陶瓷复合材料介电性能随密度、热处理工艺和频率的变化规律进行测试。结果表明:低密度石英陶瓷复合材料介电常数较低,较高热处理温度或较长保温时间,有利于去除材料表面的炭杂质,提高石英陶瓷复合材料的介电性能。     

环氧树脂基化学材料改性工艺与介电性能研究

针对以环氧树脂为基体的陶瓷/金属/聚合物复合材料介电性能不高的现状,采用对填充的BaTiO3(BT)陶瓷进行酒石酸化学表面改性,以提高BT与环氧树脂基体的界面连接。探讨了表面改性技术对化学复合材料的介电性能作用机理,进一步研究了导电填料Ni对BT陶瓷/环氧树脂化学复合材料介电性能的影响。结果表明:BT的表面改性有利于BT和金属Ni颗粒在环氧树脂基体中的分散,提高了化学材料的介电性能,与未改性BT/Ni/环氧树脂复合材料相比,经酒石酸改性后的三相化学材料的介电常数高达55.13,较改性前提高了31.54%。     

5528氰酸酯树脂基玻璃纤维增强复合材料性能研究

本文对新型的5528改性氰酸酯树脂基玻璃纤维增强复合材料的耐热性能、力学性能、耐湿热性能、介电性能进行研究，结果表明：5528氰酸酯树脂基玻璃纤维增强复合材料具有良好的力学性能和介电性能。其中石英玻璃纤维增强复合材料的介电常数为3．40，介电损耗正切值为0．00393，并且对频率显示出优秀的稳定性；而高强玻璃纤维增强复合材料的介电损耗正切值为0．00925，远远优于环氧和双马树脂基复合材料。5528氰酸酯基玻璃纤维复合材料适合高性能透波材料或高频印刷电路板应用。     

超高频段轮胎橡胶电性能研究

试验研究炭黑种类和用量等对超高频(UHF)频段轮胎橡胶电性能的影响。结果表明:炭黑种类对橡胶复合材料的电阻率影响较小,但对介电性能影响较大;炭黑用量越高,橡胶复合材料的介电常数(ε)和损耗因子(tanδ)越大。橡胶复合材料介电性能与工作频率关系明显,在UHF频段,随着频率的升高,橡胶复合材料的ε和tanδ下降明显。温度对橡胶复合材料的介电性能有一定的影响,但当频率超过2 GHz时,对tanδ影响较小。     

PCH/UHMWPE复合材料的性能研究及应用

采用一种结构与超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维相似、且对纤维表面具有良好浸润性的碳氢树脂(PCH)作基体,通过层压成型工艺制得PCH/UHMWPE复合材料,对复合材料的力学性能、介电性能及吸湿性能进行研究.结果表明,PCH/UHMWPE复合材料力学性能好、介电性能优异、吸湿率低,湿热前后材料性能变化甚小,性能保留率高,可用作高性能透微波复合材料.利用PCH/UHMWPE复合材料制得的覆铜板、压力容器等产品在实际应用中性能较为优异,可达到规定使用要求.     

UHF频段轮胎橡胶电性能研究

试验研究炭黑种类和用量等对超高频（UHF）频段轮胎橡胶电性能的影响。结果表明：炭黑种类对橡胶复合材料的电阻率影响较小,但对介电性能影响较大;炭黑用量越高,橡胶复合材料的介电常数（ε）和损耗因子（tanδ）越大。橡胶复合材料介电性能与工作频率关系明显,在UHF频段,随着频率的升高,橡胶复合材料的ε和tanδ下降明显。温度对橡胶复合材料的介电性能有一定的影响,但当频率超过2 GHz时,对tanδ影响较小。