钛酸钡-氮化硼/聚间苯二甲酰间苯二胺复合电介质的制备与导热性能

选用聚多巴胺(PDA)和十八烷基异氰酸酯分别改性钛酸钡纳米线(BTW)和氮化硼纳米片(BNNSs)来构筑D@BTW-fBNNSs高介电导热填料.研究了D@BTW-fBNNSs高介电导热填料对芳香族聚酰胺(PMIA)基复合电介质介电性能、击穿强度和导热性能的影响.结果表明:随着复合电介质中D@BTW-fBNNSs含量的增...     

改性石墨烯/介电弹性体的制备及传感性能

目的制备具有优异介电性能,可用于传感器的热塑性聚氨酯弹性体复合材料。方法使用十八烷基胺修饰氧化石墨烯片层,通过热处理工艺部分还原改性后的氧化石墨烯,利用溶液混合法将改性石墨烯分散到热塑性聚氨酯的基体中,通过絮凝-热压的方法成形,并测试其结构、介电性能及传感性能。结果十八烷基胺通过共价键的形式接枝到氧化石墨烯表面,X射线衍射表明,十八烷基胺通过表面接枝改性,增大了石墨烯片层的层间距。结论改性石墨烯填充的介电弹性体具有较高的介电常数和较低的介电损耗,且表现出良好的弯曲形变-介电敏感响应。     

核-双壳BT@TiO_(2)@PDA纳米粒子的制备及其复合薄膜的介电性能EI北大核心CSCD

为改善聚酰亚胺(PI)基复合薄膜界面相容性,达到提高其介电性能的目的,利用钛酸正丁酯的水解反应在钛酸钡纳米粒子(BT)表面包覆水合TiO_(2)。采用聚多巴胺(PDA)进一步包覆改性粒子,制备出具有核-双壳结构的钛酸钡纳米粒子(BT@TiO_(2)@PDA)。利用核-双壳结构形成双重梯度缓冲层,减小高介电钛酸钡纳米粒子和低介电聚合物之间由于介电常数差异造成的电场畸变。通过溶液流延法制备一系列含有不同质量分数的改性钛酸钡/聚酰亚胺复合薄膜(BT@TiO_(2)@PDA/PI)。结果表明:核-双壳结构可以改善钛酸钡纳米粒子在聚酰亚胺基体中的分散性及二者的界面相容性。当填料质量分数为40%时,BT@TiO_(2)@PDA/PI复合薄膜的介电常数κ提高到8.8(1 kHz),约为纯聚酰亚胺的2.7倍,为钛酸钡/聚酰亚胺复合薄膜(BT/PI)的1.4倍。介电-温度和介电-频率测试证实,BT@TiO_(2)@PDA/PI复合薄膜具有良好的温度和频率稳定性。在100 kHz的频率范围内,复合薄膜的介电损耗均小于0.010;当填料的质量分数低于40%时,温度从25℃增加到160℃,复合薄膜介电常数的降低数值均不超过0.6(1 kHz)。     

炭黑粒子表面改性及其电磁特性研究

采用溶胶-凝胶法制备钛酸钡改性炭黑的复合粒子,并观察和分析了改性后粒子的颗粒结构、体电阻率和介电性能.经XRD分析可知复合粒子中存在钛酸钡和炭黑;TEM和SEM研究表明,通过溶胶-凝胶法在炭黑表面包覆了钛酸钡绝缘层,从而使得改性后的炭黑粒子之间不能建立发达的导电网络,复合粒子导电性能降低.研究表明钛酸钡改性对复合粒子的电导率和介电性能有着重要影响.     

钛酸钡化学原位改性炭黑粒子的电磁性能

采用溶胶-凝胶法制备出了钛酸钡改性炭黑的复合粒子,并观察和分析了改性粒子的颗粒成分、结构、微波介电特性及其对电磁波的吸收性能.XRD分析可知复合粒子中含有钛酸钡晶体和炭黑.TEM研究表明,溶胶-凝胶法很好地在炭黑表面包覆了一层钛酸钡绝缘层,从而使得基体中的炭黑粒子形成导电孤岛.结果表明钛酸钡改性对不同炭黑含量有着不同的影响:当炭黑体积含量较低时(＜20%),钛酸钡的包覆降低了复合材料的吸波效能;当体积百分含量超过20%时,钛酸钡的包覆提高了复合材料的吸波效能.这主要是因为钛酸钡包覆炭黑粒子形成的"导电孤岛"对复合材料的电性能影响的缘故.     

耐高温聚间苯二甲酰间苯二胺介电复合材料的制备及性能

采用水热法以二氧化钛(TiO2)纳米粒子为原料合成了高长径比钛酸钡纳米线((BaTiO3 nanowires(BTN));为了改善BTN与聚合物基体的相容性并保持BTN完整的化学结构,选择聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为改性剂,通过物理吸附作用将其包裹在BTN表面形成P-BTN纳米线;随后将P-BTN作为高介电常数填料加入到聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)基体中制备出耐高温的PMIA介电复合材料.研究了P-BTN含量对PMIA复合材料介电性能、击穿强度的影响以及高温下P-BTN/PMIA复合材料介电性能的变化.结果表明:BTN经过PVP表面改性后,在P-BTN含量较高时依然可以均匀地分散在PMIA基体中,且与PMIA基体具有良好的相容性;随着P-BTN含量的增加,PMIA复合材料的介电常数提升明显;100 Hz时,含有15％(质量分数)P-BTN的PMIA复合材料的介电常数提升至18.5,相较于纯PMIA增加了7.4倍,同时介电损耗依然较低;在高温环境中(150～250℃),P-BTN/PMIA复合材料的介电性能稳定,没有出现明显波动,满足高温环境对材料介电性能的使用要求;此外,低含量P-BTN还可以改善PMIA介电复合材料的击穿强度,适用于更高电场强度环境中.     

SiO_2表面包覆改性钛酸钡/聚酰亚胺复合薄膜的制备与性能

以聚酰亚胺(PI)为基体,将聚酰亚胺与钛酸钡(BaTiO3)纳米粒子进行复合,采用原位聚合法制备BaTiO3/PI复合薄膜。为提高BaTiO3纳米粒子的分散性和表面性能,采用SiO2对BaTiO3纳米粒子进行表面包覆改性,并制备改性BaTiO3/PI复合薄膜。采用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜等对制备得到的改性BaTiO3进行了表征,测试了复合薄膜的介电性能。结果发现,SiO2与BaTiO3粒子间仅是物理包覆,没有新物质形成。测试频率为103 Hz时,质量分数为5%的SiO2包覆改性使复合薄膜的介电常数增大到21.8,介电损耗为0.00521,击穿强度为76 MV/m,储能密度为0.56J/cm3。研究表明,采用SiO2对BaTiO3改性使得复合薄膜的介电性能有所提高。     

溶胶–凝胶法制备Au-BaTiO_3纳米复合薄膜及其介电性能

采用溶胶–凝胶法在Pt/Ti/Si O2/Si基板上制备了Au-Ba Ti O3纳米复合薄膜,并且对其晶体结构、微观组织和介电性能进行了研究。结果表明,Au在复合薄膜中以直径为5~22 nm的Au纳米粒子弥散地分布在Ba Ti O3基体中。Au的添加量对复合薄膜的介电性能和表面形貌有很大影响,其最佳添加量约为5mol%。复合薄膜经过550℃的低温退火已经完全结晶为钙钛矿相,其介电常数与700℃退火的纯Ba Ti O3薄膜的相当。在Au-Ba Ti O3复合薄膜的结晶过程中,一方面,Au纳米粒子可能促进了中间相的分解;另一方面,Au纳米粒子诱发了钙钛矿相的异质形核,促进了Ba Ti O3的结晶化。因此,Au纳米粒子大幅度地降低了复合薄膜的退火温度,并显著提高了复合薄膜的介电性能。     

新型纳米ZrO2/聚酰亚胺复合超薄膜的制备表征及其介电性能

以油酸为有机配体,采用两相方法合成了油溶性的超小尺寸纳米晶体纳米ZrO₂（nano ZrO₂）,并对nano ZrO₂表面包覆的油酸改性使纳米晶体与聚酰胺酸（PAA）接枝,通过旋膜法热亚胺化后形成nano ZrO₂/聚酰亚胺（PI）复合超薄膜。利用TEM、XRD、FTIR和SEM等对nano ZrO₂及nano ZrO₂/PI复合超薄膜进行表征,并对nano ZrO₂/PI复合超薄膜的介电性能进行了探究。结果显示,nano ZrO₂尺寸均一（5.0 nm左右）,为锐钛矿晶型,其晶体结构和尺寸不受改性接枝影响。nano ZrO₂在复合超薄膜中分散良好。电学研究表明,复合超薄膜的介电性能受nano ZrO₂与PAA质量比及制膜热亚胺化温度的影响。当PAA∶ZrO₂质量比为2∶3、热亚胺化温度为320℃时,介电常数达到最大,几乎是纯PI薄膜的2倍。两相法-改性接枝-热亚胺化制备PI复合超薄膜的方法简单高效,能够避免无机粒子在PI基体内的团聚并提高介电性能,对于PI基复合薄膜的制备、应用及推广具有重要意义。     

高导热率及低介电常数的AlN/PI纳米复合薄膜研究

通过将纳米氮化铝加入到原位聚合而成的聚酰亚胺中以提高纳米复合薄膜的导热系数.采用KH550偶联剂对氮化铝粒子表面进行物化处理,以提高有机-无机两相界面的结合力.采用SEM、TGA等对材料的微观结构、热性能等进行了研究.结果显示无机粒子在纳米复合薄膜中分散均匀,并在保持较低的介电性能同时提高了复合材料的热稳定性和导热性能.这样的材料在电子封装材料和印刷线路板中具有很大的应用前景.     

纳米钛酸钡掺杂聚酰亚胺基高介电复合薄膜的制备及性能

采用原位聚合法和高速砂磨法制备了纳米钛酸钡/聚酰亚胺高介电常数复合薄膜,分析了不同制备方法及钛酸钡粉体用量对复合薄膜结构和性能的影响。实验结果表明,高速砂磨法对于纳米钛酸钡粉体的分散效果优于原位分散法;钛酸钡粉体的引入,有效提高了复合薄膜的热稳定性和介电性能。当粉体的体积分数达到50%时,复合薄膜介电常数相较于纯膜提高了10倍,而介电损耗只有少量增加。     

氧化锆掺杂BaTiO_3陶瓷显微结构和介电性能研究

为了改变纯钛酸钡陶瓷的介电性能,以钛酸钡和氧化锆为原料,通过固相烧结法制备了不同物质的量比氧化锆掺杂钛酸钡基介电陶瓷。利用X射线衍射仪、透反射偏光显微镜和安捷伦LCR仪分析了其显微组成、相结构和介电特性。实验表明:氧化锆的掺杂不改变钛酸钡的晶体结构,当频率保持不变时,改变氧化锆在BaTiO3陶瓷中的掺杂量不会影响介电峰的位置,只影响了峰值大小。当掺杂物质的量比保持不变时,改变频率对峰的位置影响较大,呈现出随着频率的增加向高温区移动,峰值由大到小再到大的现象。在100 Hz下,当掺杂物质的量比为1.08∶100时介电常数最大。     

BaTiO3 纳米线的长径比对聚间苯二甲酰间苯二胺复合材料介电性能的影响

用水热法合成了不同长径比的钛酸钡纳米线(BaTiO₃ nanowires (BTN)),用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)调节其表面化学能和静电力(标记为P-BTN)。将P-BTN加入聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)基体中制备出P-BTN含量(质量分数)为10%的介电复合材料P-BTN/PMIA。研究了合成温度对BTN长径比的影响、P-BTN对P-BTN/PMIA复合材料介电性能和电学性能的影响以及P-BTN/PMIA复合材料在不同温度下的介电性能和电学性能。结果表明：随着BTN合成温度的提高其长径比明显增大,从130℃时的7.2增大到250℃时的46;随着PMIA复合材料中P-BTN长径比的增大其介电常数从6.6增大到9.8,其介电损耗在整个频率范围内小于0.025并保持了良好的绝缘性能;在-20℃-200℃复合材料P-BTN-250-10介电常数和介电损耗保持稳定。高长径比的BTN更利于提高耐高温聚合物基复合材料的介电常数,进而提高其储能密度。     

基于改性BT提高PVDF复合材料介电性能的研究

以酒石酸为螯合剂对钛酸钡(BT)进行表面改性，制备改性BT/聚偏二氟乙烯(PVDF)两相复合材料，并对制备的复合材料做介电性能分析。结果表明：改性后的BT能显著地提高复合材料的介电性能，且随着改性BT体积分数的增加介电常数逐渐增大；当改性BT体积分数增加到70%时，复合材料的介电常数在100Hz处为174,达到了最大值，与此同时系列改性BT复合材料的介电损耗能保持在较低水平，在100Hz处均为0.05左右。通过Lichtenecker对数方程对复合材料介电性能增强机制分析发现，酒石酸在BT表面的改性显著地改善了BT与PVDF基体的相容性，在BT表面形成了高介电性的界面弛豫区域，从而迅速提高了聚合物的介电性能。     

纳米Mg(OH)2-ZnO/聚酰亚胺复合薄膜的介电和热性能

采用反向沉淀法制备了Mg（OH）₂-ZnO纳米粒子,通过原位聚合和热亚胺化的方法成功制备了不同纳米Mg（OH）₂-ZnO粒子质量分数的纳米Mg（OH）₂-ZnO/聚酰亚胺（PI）复合薄膜,通过SEM、热重分析、介电谱测试仪和击穿场强测试仪对薄膜的表面形貌、热稳定性、介电性能和击穿强度进行表征和测试。结果表明：Mg（OH）₂-ZnO纳米粒子均匀地分散在PI基体中,Mg（OH）₂-ZnO/PI热稳定性下降,介电常数、介电损耗和电导率增加,击穿场强随纳米粒子增加先增加后减小,在纳米粒子含量为2%时,达到最大值296 kV/mm。     

黏附和介电特性对PDMS-xBaTiO_3复合薄膜摩擦起电性能的影响

针对摩擦纳米发电机输出性能低导致实际应用受限的问题,通过在聚二甲基硅氧烷(PDMS)中添加不同质量分数的BaTiO_3纳米颗粒,制备PDMS-xBaTiO_3复合薄膜(x=0%,10%,15%,20%和30%)。在接触分离模式的摩擦纳米发电机中,分别研究复合薄膜的表面黏附和介电特性对薄膜摩擦起电性能的影响。结果表明,相比PDMS薄膜,添加BaTiO_3的复合薄膜摩擦起电性能提高1倍以上;当BaTiO_3的质量分数≤15%时,摩擦起电性能会随着介电常数的增加而增大;当BaTiO_3的质量分数为20%时,尽管介电常数进一步增加,但此时表面黏附力最小,复合薄膜的摩擦起电性能下降;当BaTiO_3的质量分数为30%时,由于纳米颗粒的团聚导致复合薄膜的摩擦起电性能进一步降低。     

低介电耐温改性空心SiO2填充含氟聚芳醚腈复合材料的制备及性能

开发低介电常数、低介电损耗和同时兼具耐温、高力学强度的聚合物介电材料对于满足5G领域的高性能介电材料具有重要的研究意义。采用含氟1H,1H,2H,2H-全氟取代癸基三乙氧基硅烷（PTES）对空心SiO₂纳米粒子（HS）进行表面改性，并基于含氟聚芳醚腈共聚物（PEN-F），分别以流延法和相转换法制备了两种PTES改性HS填充的PEN-F复合材料（HS@PTES/PEN-F）。采用FTIR和1H NMR证实了PEN-F共聚物的成功合成；通过FTIR、TGA和XPS等技术手段表征了PTES改性的HS结构和形貌；同时研究了HS@PTES/PEN-F复合材料的介电性能、力学强度和热稳定性等。研究结果表明，经PTES改性后的HS纳米粒子在PEN-F基体树脂中具有较好的分散性与界面相容性。在介电性能方面，当改性SiO₂纳米粒子填充含量为7wt%时，通过流延法制备的HS@PTES/PEN-F复合膜在1 kHz时介电常数达2.88，介电损耗为0.0198；通过相转换法制备的HS@PTES/PEN-F复合膜在1 kHz时介电常数达1.19，介电损耗为0.0043...     

半胱氨酸改性纳米Ag/PVDF复合材料制备及介电性能研究

以半胱氨酸为改性剂,对纳米Ag进行表面修饰,制备了系列改性纳米Ag/PVDF复合材料;通过对复合材料的介电性能进行研究,结果表明,改性后纳米Ag在PVDF基体中的填充量能够得到迅速提高,体积分数可达到25%以上而不发生导电现象;当改性纳米Ag/PVDF复合材料中纳米Ag体积含量达到20%时,复合材料的相对介电常数达到了115,介电损耗保持在0.09以下;通过扫描电子显微镜、傅立叶红外光谱和X射线衍射图谱分析表明,这种高介电常数,低介电损耗的性质来源于纳米Ag在聚合物基体中分散性的提高,改性纳米Ag表面连接的半胱氨酸改善了纳米Ag粒子与PVDF基体的界面相容性,提高了PVDF结晶体和纳米Ag在基体中的分散均一性,降低了聚合物基体内纳米Ag团聚和导电网络的形成几率,有效改善了金属/聚合物介电材料的加工条件,提高了聚合物的介电性能。     

纳米BaTiO3-SiCw/聚偏氟乙烯三元复合薄膜的制备及其介电性能

以15wt%十六烷基三甲基溴化铵改性碳化硅晶须(CTAB-SiC_w)和KH550改性纳米BaTiO₃(BT)为填料,聚偏氟乙烯(PVDF)为成膜物质,通过溶液流延法制备了BT-SiC_w/PVDF三元复合薄膜,利用FTIR、XRD、SEM和LCR介电温谱仪-高温测试系统联用装置对产物进行结构表征和介电性能测试。结果表明:KH550可以成功改性BT粒子且不会改变BT晶体结构,SiC_w和BT能够较好地分散在PVDF基体中;随着BT引入量的增加,复合薄膜的介电常数先增加后减小,其中当引入10wt%BT时介电性能最优,即频率f=500 Hz、介电常数ε_rmax=33、介电损耗tanδ_max=0.154。随着温度的升高,该试样的介电常数和介电损耗也逐渐增加,并在120℃达到最大值(f=500 Hz、ε_rmax=110、tanδ_max=1.3)。结果对于研究具有高介电常数的三元复合电介质材料为在埋入式电容器中获得应用提供了一种策略。      

纳米Al_2O_3/聚酰亚胺复合薄膜的介电与力学性能

采用原位聚合与热亚胺化的方法,成功制备了一系列不同纳米Al_2O_3粒子质量分数的纳米Al_2O_3/聚酰亚胺(PI)复合薄膜。通过SEM、TEM、XRD、FTIR、LCR数字电桥、高压电源及电子万能材料试验机对纳米Al_2O_3/PI复合薄膜的微观结构、介电性能及力学性能进行了表征和测试。结果表明:纳米Al_2O_3粒子在均匀地分散在PI基体中;当纳米Al_2O_3粒子质量分数为8%时,纳米Al_2O_3/PI复合薄膜的击穿强度和拉伸强度均达到了最大值;纳米Al_2O_3/PI复合薄膜的介电常数随纳米Al_2O_3质量分数的增加而增加。