碳纳米管填充聚合物复合材料的介电性能研究

本文研究了未经处理的多壁碳纳米管／聚偏氟乙烯（MWNT／PVDF）复合材料体系的介电性能。发现，在低频下，复合材料的介电常数随MWNT的含量增加而迅速增加．当体积分数为2．0％时，介电常数高迭300左右．并且复合材料的渗流闲值仅为1．61％（体积分数）。MWNT较大的长径比和较高的电导率导致复合体系渗流闻值较低。发生渗流效应时，复合材料的介电损耗低于0．4，与频率无关。因此。可以认为未经过化学处理的碳纳米管可以大幅度改善PVDF基复合材料的介电性能。     

MWNTs/PVDF复合材料导电和介电性能的研究

用熔融共混和热压工艺制备了多壁碳纳米管(MWNTs)和羧基化多壁碳纳米管(MWNTs-COOH)填充聚偏氟乙烯(PVDF)复合材料.研究了多壁碳纳米管体积含量、测试频率和温度对复合体系的电性能的影响.实验发现,MWNTs-COOH/PVDF复合体系的渗流阈值和渗流阈值附近的介电常数明显大于MWNTs/PVDF体系.利用渗流理论、Maxwell-Wagner界面极化效应和微电容模型解释了实验现象.     

MWNTs/PVDF复合材料导电和介电性能的研究EI

用熔融共混和热压工艺制备了多壁碳纳米管(MWNTs)和羧基化多壁碳纳米管(MWNTs-COOH)填充聚偏氟乙烯(PVDF)复合材料.研究了多壁碳纳米管体积含量、测试频率和温度对复合体系的电性能的影响.实验发现,MWNTs-COOH/PVDF复合体系的渗流阈值和渗流阈值附近的介电常数明显大于MWNTs/PVDF体系.利用渗流理论、Maxwell-Wagner界面极化效应和微电容模型解释了实验现象.     

碳纳米管功能化改性聚偏氟乙烯介电复合材料的结构及性能

以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体材料,再分别以酸化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH)和未酸化多壁碳纳米管(MWCNTs)为填料,通过熔融法制备了不同填料含量的MWCNTs-COOH/PVDF及MWCNTs/PVDF介电复合材料。分别采用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉伸性能测试、电性能测试、差示扫描量热分析(DSC)等方法系统研究了填料含量和碳纳米管酸化前后对复合材料的热性能、力学性能和电性能的影响。XRD测试表明,填料MWCNTs-COOH和MWCNTs的加入促进了PVDF中β晶的生成。力学性能分析表明,MWCNTs-COOH和PVDF形成的界面结合力更强,复合材料的力学强度更高,当MWCNTs-COOH的质量分数为12%时,复合材料的拉伸强度可达64.6 MPa,较纯PVDF提高了24%。介电性能分析表明:未酸化的多壁碳纳米管更容易在PVDF基中构成局部导电网络,促进电子位移极化,提高复合材料的介电常数,并在MWCNTs的质量分数为12%时达到渗流阈值,介电常数达到了286,是纯PVDF的36倍。DSC测试表明,随着填料的增加,介电复合材料的结晶温度、熔融温度和结晶度都相较于纯PVDF得到了提高。     

[C16min]Br修饰的多壁碳纳米管及其与低密度聚乙烯复合材料的制备及介电性能

为改善多壁碳纳米管(MWNT)在低密度聚乙烯(LDPE)中的分散性及复合材料的界面特性,采用溴化-1-十六烷基-3-甲基咪唑基离子液体([C16min]Br)对MWNT进行表面改性,并用Raman光谱对改性效果进行了表征。将经过修饰的碳纳米管(MIL)与LDPE熔融共混得到MIL/LDPE复合材料,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和阻抗分析仪(LCR)对复合材料的结构与介电性能进行了分析。结果表明,相比与MWNT/LDPE(渗流阈值为5.2%,介电常数为82,介电损耗为0.93),MIL/LDPE(渗流阈值为9.1%,介电常数为169,介电损耗为0.51)介电常数增大,介电损耗降低。并且在低温时,MIL/LDPE介电常数随温度的变化甚小,显示出良好的温度-介电常数特性。     

炭黑填充BST/PVDF复合薄膜的制备与介电性研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)为聚合物基体,钛酸锶钡(BST)为陶瓷相,成本低廉的导电炭黑(CB)为导电相。采用流延加低温热处理的方法制备了一系列高介电柔性复合薄膜。利用阻抗分析仪对薄膜的介电性进行了测试,结果表明,炭黑的填充能有效提高复合材料的介电性能,当体积分数接近渗流阈值6.2%时,CB/BST/PVDF复合材料的介电常数、介质损耗、电导率急剧增加。结合经典渗流理论研究了材料在渗流转变时介电性变化特征及微观机理,利用微电容模型、界面极化理论对这一现象进行解释。     

羧基化碳纳米管/聚偏氟乙烯介电复合材料的制备与性能

采用混酸(H2SO4和HNO3体积比为3∶1)对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行酸化处理使其羧基化,以此为填料,通过溶液共混法添加到聚偏氟乙烯(PVDF)中形成MWCNTs/PVDF介电复合材料。通过XRD、Raman、TEM、SEM对材料的结构和形貌进行了表征,使用TG、拉伸测试、LCR阻抗分析仪等考察了MWCNTs的用量对MWCNTs/PVDF复合材料热稳定性、力学性能和介电性能的影响。结果表明,随着羧基化MWCNTs含量的增加,复合材料的热力学性能和介电性能比纯的PVDF显著提高。当m(MWCNTs)=10%时,质量保持率达到76%;在室温1kHz频率下,m(MWCNTs)=8%时出现渗流阈值,复合材料的介电常数达到163.5,是纯的PVDF的16倍,介电损耗仅为0.06;此时复合材料的力学性能最佳,拉伸强度、断裂伸长率、弹性模量分别是58.92 MPa、215.83%、2025.42 MPa。     

多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯高介电常数复合材料的制备与性能

为制备具有高介电常数的复合材料,采用注射成型法制备了原始多壁碳纳米管(P-MWCNTs)/聚偏氟乙烯(PVDF)复合材料和石墨化多壁碳纳米管(G-MWCNTs)/PVDF复合材料。然后,对P-MWCNTs和G-MWCNTs进行了Raman光谱表征,对MWCNTs/PVDF复合材料进行了断面形貌、力学性能和电学性能测试。结果表明:G-MWCNTs比P-MWCNTs具有更高的纯度和结晶度,两种不同的MWCNTs都能均匀分散在PVDF基体中,添加MWCNTs会显著影响PVDF的力学行为。MWCNTs/PVDF复合材料的介电性能随MWCNTs含量的增加而提高,与P-MWCNTs相比,G-MWCNTs有效降低了复合材料的渗流阈值。当频率为100 Hz时,纯PVDF的介电常数为7.0;当P-MWCNTs的含量为5wt%时,复合材料的介电常数为23.8;当G-MWCNTs的含量为5wt%时,复合材料的介电常数高达105.0。注射成型法制备的MWCNTs/PVDF复合材料仍保持相对较低的电导率,进而导致复合材料的能量损耗较低,对电荷存储应用具有重要意义。     

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。     

KH550硅烷偶联剂对复合材料结构和介电性能影响

采用KH550硅烷偶联剂对BaTiO3粉体进行了表面处理,用溶液混合法及热压工艺制备了BaTiO3/PVDF复合材料.通过扫描电子显微镜对复合材料形貌的分析发现偶联剂的用量对复合材料形态影响较大; 用傅立叶变换红外光谱仪和X射线衍射分析了偶联剂用量对BaTiO3/PVDF复合材料微观结构影响; 通过阻抗分析仪研究了复合材料的介电性能, 发现偶联剂用量对复合材料介电性能影响很大,当偶联剂用量在1%(质量分数)时,BaTiO3体积分数为40%的复合材料介电常数高达51.