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,介电常数高达300左右,并且复合材料的渗流阈值仅为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阈值较低.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.     

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。     

低损耗ZrTi2O6填充PTFE复合基板性能

采用热压成型工艺,制备了一种低损耗ZrTi₂O₆陶瓷填充聚四氟乙烯（PTFE）的新型微波复合基板材料。采用介质谐振器法研究了ZrTi₂O₆/PTFE复合材料的微波介电性能（8~12 GHz）。结果表明,ZrTi₂O₆/PTFE复合材料的相对介电常数（ε _r）和介电损耗（tanδ）随着ZrTi₂O₆陶瓷体积分数（0~46%）的增加而增大,介电常数实验值与Lichtenecker模型预测值最吻合。ZrTi₂O₆/PTFE复合材料的热膨胀系数和介电常数温度系数随着ZrTi₂O₆陶瓷体积分数的增加而减小。46%的ZrTi₂O₆为较优填料比例,ZrTi₂O₆/PTFE的相对介电常数为7.42,介电损耗为0.0022（10 GHz）。     

AlN-堇青石玻璃复合材料的介电性能

为了研究热压温度和AlN含量对AlN-堇青石玻璃复合材料烧结和介电性能的影响,采用真空热压方法在900~1000℃低温烧结制备AlN-堇青石玻璃复合材料.利用X射线衍射、扫描电镜和阻抗分析仪对复合材料的微结构和介电性能进行了研究.结果表明,随着热压温度的提高,复合材料的相对密度增加,复合材料的介电常数和介电损耗减少;在一定的热压温度下,复合材料的介电常数和介电损耗随着AlN引入量的增加而增加.从复合材料的相组成和结构角度对以上结果予以解释,提高热压温度和增加α-堇青石数量均有利于降低复合材料的介电常数和介电损耗.制备的复合材料具有低的介电常数(5.6~6.5)和低的介电损耗(≤10-3),有望用于微电子封装领域.     

纳米BaTiO3/聚醚砜复合材料的制备和性能研究

为了改善有机介质材料的介电性能,采用溶液共混和水沉淀工艺,以聚乙二醇为分散剂,并辅以超声振荡制备了钛酸钡/聚醚砜复合材料。用透射电子显微镜和扫描电子显微镜观察复合材料的微观形态,观察到纳米钛酸钡在复合材料中均匀分散。用Q表测定复合材料的介电常数和介电损耗正切值,发现复合材料的介电常数和介电损耗正切值随着钛酸钡体积分数增加而增加,得到了复合材料的介电常数、介电损耗与钛酸钡体积分数的关系式。在兼顾可加工性能的前提下,复合材料的介电常数可达到8.2,比纯聚醚砜提高了2倍多。     

Al2O3含量对Al2O3/LiTaO3复合陶瓷介电性能的影响

采用热压烧结法制备了Al₂O₃/LiTaO₃ (ALT) 陶瓷复合材料, 研究了Al₂O₃不同体积含量(5vol%、10vol%、15vol%和20vol%)对LiTaO3压电陶瓷介电性能的影响. 结果表明：随着频率的增加, 不同Al₂O₃含量的ALT陶瓷复合材料的介电常数和介电损耗均降低, 但降低的幅度不同. 少量Al₂O₃(5vol%)的添加既能增大材料的介电常数同时又降低了材料的介电损耗, 但是随着Al₂O₃含量的继续增加, ALT陶瓷复合材料的介电常数和介电损耗都增大, 其居里温度先升高后降低. Al₂O₃作为第二相不但能促进LiTaO3陶瓷烧结致密,而且对ALT陶瓷复合材料的介电性能也有提高.     

023型铌镁锆钛酸铅/环氧树脂复合材料的介电和阻尼性能

采用树脂浇注成型法制备了 023型铌镁锆钛酸铅(PMN) /环氧树脂( EP)复合材料 , 并用差示扫描量热仪(DSC)研究了 PMN对环氧树脂固化性能的影响。介电性能研究表明 , 随着 PMN质量分数的增加 , 介电常数和5介电损耗都呈非线性增大 ; 在小于 10 Hz频率范围内 , 介电常数随频率增大迅速降低 , 这主要是受复合材料界面极化影响 , 频率较高时 , 介电常数变化较小 , 表现出较好的频率稳定性 ; 在测试频率范围内 , 介电损耗随频率的升高略有降低 , 但变化幅度很小。动态热机械分析(DMA)表明 , 复合材料的储能模量随 PMN 含量的增加而增大 , 损耗模量和阻尼损耗因子的峰值及阻尼温域受 PMN含量的影响较大 , 当 PMN 含量为 87. 24 wt %时在 90℃附近观察到新的阻尼损耗因子峰出现 , 且该峰对应的温度不随频率的改变而移动 , 该阻尼损耗因子峰可能为复合材料的介电损耗耗能所致。     

RTM用R701氰酸酯树脂工艺及性能

研究了一种低粘度、低介电的室温RTM成型用R701氰酸酯树脂体系,并制备了石英纤维织物增强QWB100B/R701复合材料。测试了树脂粘度随时间、温度的变化,不同升温速率下的DSC曲线,树脂浇注体和复合材料的力学、介电、热学和吸水性能。结果表明,树脂粘度适合室温RTM注射成型,适用期在24h以上;树脂浇注体介电常数为3.0,介电损耗为0.009;QWB100B/R701复合材料的Tg为230℃,介电常数为3.4,介电损耗为0.006,R701树脂对石英纤维具有较好的浸润性,复合材料力学性能优异。     

AIN-堇青石玻璃复合材料的介电性能

为了研究热压温度和AIN含量对AIN-堇青石玻璃复合材料烧结和介电性能的影响,采用真空热压方法在900～1000℃低温烧结制备AIN-堇青石玻璃复合材料,利用X射线衍射、扫描电镜和阻抗分析仪对复合材料的微结构和介电性能进行了研究,结果表明,随着热压温度的提高,复合材料的相对密度增加,复合材料的介电常数和介电损耗减少;在一定的热压温度下,复合材料的介电常数和介电损耗随着AIN引入量的增加而增加,从复合材料的相组成和结构角度对以上结果予以解释,提高热压温度和增加α-堇青石数量均有利于降低复合材料的介电常数和介电损耗,.制备的复合材料具有低的介电常数(5.6～6.5)和低的介电损耗(≤10-3),有望用于微电子封装领域.     

石英纤维布/含乙烯基聚硅氮烷耐高温透波复合材料的制备与性能

在对含乙烯基聚硅氮烷（PSN1）树脂基本性能研究的基础上,以石英纤维布为增强材料,利用层压法制备了石英纤维布/含乙烯基聚硅氮烷耐高温透波复合材料（QF/PSN1）,并对其在室温和高温下的力学性能及介电性能进行了测试与表征。研究结果表明:PSN1树脂工艺性能良好,黏度低于1 Pas（60~151℃）,固化温度小于200℃;耐热性能优异,在N₂和空气氛围下,其固化物失重5%时的温度均高于480℃、800℃时的残重均高于76%。QF/PSN1复合材料力学性能优异,弯曲强度和层间剪切强度随温度升高出现先下降后上升的趋势;450℃烘烤10 min后,其弯曲强度仍在120 MPa以上。QF/PSN1复合材料介电性能优异:在1~12 GHz范围内,QF/PSN1复合材料在室温~450℃范围内介电常数（ε）均低于3.2,介电损耗（tanδ）均小于0.01。上述研究结果表明:含乙烯基聚硅氮烷作为耐高温透波材料的新型树脂基体具有重要的应用价值。      

复配偶联剂对SiO_2/聚四氟乙烯复合材料性能的影响

制备了不同组分配比的氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)-苯基三甲氧基硅烷(Z6124)复配偶联剂(KH550-Z6124)改性SiO2/聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,系统地研究了KH550-Z6124组分配比对复合材料介电性能、吸水率和导热性能的影响。采用Lichtenecker模型计算了SiO2/PTFE复合材料的介电常数和介电损耗理论值,并与实验值进行对比。结果表明:当KH550、Z6124的含量(以SiO2的质量为基准)分别为0.3wt%和1.7wt%时,KH550-Z6124改性SiO2/PTFE复合材料的介电损耗由Z6124改性SiO2/PTFE复合材料的1.7×10-3降低至1.0×10-3,吸水率由0.082 6wt%降低至0.020 3wt%,导热率提高66%;SEM形貌分析发现KH550-Z6124改性SiO2颗粒在PTFE基体中均匀分散,界面连接更紧密;KH550-Z6124改性SiO2/PTFE复合材料的介电常数和介电损耗实验值更接近其理论值。     

Electrical properties of short sisal fiber reinforced polyester composites fabricated by resin transfer molding

The electrical properties of sisal fiber reinforced polyester composites fabricated by resin transfer molding (RTM) have been studied with special reference to fiber loading, frequency and temperature. The dielectric constant (ε′), loss factor (ε″), dissipation factor (tan δ) and conductivity increases with fiber content for the entire range of frequencies. The values are high for the composites having fiber content of 50 vol.%. This increment is high at low frequencies, low at medium frequencies, and very small at high frequencies. The volume resistivity varies with fiber loading at lower frequency and merges together at higher frequency. When temperature increases the dielectric constant values increases followed by a decrease after the glass transition temperature. This variation depends upon the fiber content. Finally an attempt is made to correlate the experimental value of the dielectric constant with theoretical predictions.     

Tailoring of thermal and dielectric properties of LDPE-matrix composites by the volume fraction,density, and surface modification of hollow glass microsphere filler

Hollow glass microsphere (HGM) filled low-density polyethylene (LDPE) composites were prepared, and the effects of density, content, and surface modification of HGM on the thermal and dielectric properties of the composites were investigated. It is found that the thermal conductivity of the composites decreases with increasing HGM content or decreasing HGM density. At the same HGM content and density, the composites filled with suitable amount of silane coupling agent (KH570) modified HGM exhibit higher thermal conductivity than unmodified-HGM filled composites. The dielectric constant at 1 MHz of the composites also decreases with increasing HGM content or decreasing HGM density, but their dielectric loss increases with increasing HGM content or increasing HGM density. By modifying the surface of HGM with suitable amount of KH570, the dielectric constant and loss at 1 MHz of the composites can be decreased at the same time. The results of microwave dielectric properties of the composites indicate that the dielectric constant decreases with increasing HGM content or decreasing HGM density, the quality factor (Q × f) decreases with increasing HGM content or increasing HGM density, but both dielectric constant and quality factor are slightly affected by the surface modification of HGM. Due to lower intrinsic thermal conductivity and dielectric constant but higher dielectric loss of HGM than LDPE, the thermal conductivity and dielectric properties of the composites can be controlled with adding HGM and varying its volume fraction. The surface modification of HGM improves the interface contact between HGM and LDPE in the composites, which is confirmed by the SEM observation, and thus the heat conduction and dielectric properties at low frequency are improved. Based on calculated thermal conductivity and dielectric constant of HGM, the experimental trends of thermal conductivity and dielectric constant at 1 MHz of the composites are analyzed by using different models, including typical models for particles-filled composites and special models developed for hollow microsphere filled composites. The results from suitable models show close correlation with the experimental values.     

Completely biodegradable banana fiber-wheat gluten composites for dielectric applications

Biodegradable composites with desirable dielectric constants were obtained using banana fibers as reinforcement and wheat gluten as matrix. Dielectric materials play a critical role in many integrated circuits and microelectronics. Most dielectric materials are made from ceramics and synthetic polymers which are heavy, expensive, have limited range of dielectric values and also not biodegradable. Unlike previous reports that have developed partially biodegradable composites for dielectric applications, we have used protein and a natural fiber as matrix and reinforcement, respectively resulting in composites that are completely biodegradable. In addition, the thickness of the composites was varied which creates air gaps and influences the dielectric properties. Mechanical and electrical properties of the composites were studied at ambient and higher temperatures. Flexural and tensile properties were significantly influenced by the ratio of matrix and reinforcement and thickness of the composites. Dielectric values obtained ranged from 2 to 49 depending on the frequency. Dielectric constant, dielectric loss and dissipation factor decreased whereas conductivity increased with increasing frequency for all the samples. Biodegradable composites suitable for various electronic applications can be obtained with desired dielectric values by varying the composite fabrication conditions.     

氧化石墨烯纳米片/环氧树脂复合材料的制备与性能

氧化石墨烯(GO)是石墨烯重要的衍生物之一,通过氧化和超声波分散制备了GO纳米片/环氧树脂复合材料。采用XRD、拉曼光谱、FTIR和TEM表征了GO纳米片的结构与形貌,研究了GO纳米片用量对GO纳米片/环氧树脂复合材料热稳定性、力学性能及介电性能的影响。结果表明:GO纳米片的加入提高了GO纳米片/环氧树脂复合材料失热稳定性;随着GO纳米片填充量的增加,GO纳米片/环氧树脂复合材料的冲击强度和抗弯性能先提高后降低,其介电常数和介电损耗则先减小后增加。GO纳米片填充量为0.3wt%的GO纳米片/环氧树脂复合材料的失重5%时的热分解温度由纯环氧树脂的400.2℃提高到424.5℃,而冲击强度和弯曲强度分别在GO纳米片填充量为0.2wt%和0.3wt%时达到最大,冲击强度由纯环氧树脂的10.5kJ/m2提高到19.7kJ/m2,弯曲强度由80.5 MPa提高到104.0 MPa。     

片状纳米Al2O3/环氧树脂复合材料的制备及性能

采用水热法制备片状纳米Al₂O₃,经过偶联剂改性后与环氧树脂复合,通过溶液混合法制备了不同填充量的片状纳米Al₂O₃/环氧树脂复合材料,研究了片状纳米Al₂O₃用量对片状纳米Al₂O₃/环氧树脂复合材料介电性能和热性能的影响,利用SEM对复合材料的断口形貌进行了表征。结果表明: 片状纳米Al₂O₃在环氧树脂基体中分散良好;随着片状纳米Al₂O₃填充量的增加,复合材料的起始热分解温度升高、介电强度增大,当片状纳米Al₂O₃的填充量为7wt%时,复合材料的介电强度为 29.58 kV/mm,比纯环氧树脂的介电强度提高了30%;复合材料的介电常数(3.8~4.5)和介电损耗(0.015)比纯环氧树脂稍有增大,但仍维持在较好的介电性能范围内。     

超导YBa2Cu3O7 +δ/硅橡胶复合材料的压敏与介电特性

采用YBa₂Cu₃O_{7 +δ}(简称YBCO)多晶陶瓷超导粉末与硅橡胶(110型)按不同质量比进行配料,经过特殊的制备工艺,合成不同含量的超导 YBCO/硅橡胶高分子复合材料,分别测量样品的压敏效应和介电特性。结果表明,在不同应力作用下,样品电阻值的变化范围在1～4个数量级。样品电阻值随测量温度的降低(300~50K)呈下降趋势,测量温度降到90K时,样品电阻值发生突变,但在9050K没有观察到超导零电阻现象。室温下,样品的介电常数随频率的增加(1 kHz~5 MHz)而减小,介电损耗随测量频率的增大先增大后减小。随着YBCO含量的增加,形成的超电容网络微观结构也就越多,样品的电阻逐渐减小电流加大,导致超电容中电解质的极化强度有所增加,两者共同作用的结果导致样品的介电常数、介电损耗均随着YBCO含量的增加而增大。     

超导YBa_2Cu_3O_(7+δ)/硅橡胶复合材料的压敏与介电特性

采用YBa_2Cu_3O_(+δ)(简称YBCO)多晶陶瓷超导粉末与硅橡胶(110型)按不同质量比进行配料, 经过特殊的制备工艺, 合成不同含量的超导YBCO/硅橡胶高分子复合材料, 分别测量样品的压敏效应和介电特性. 结果表明, 在不同应力作用下, 样品电阻值的变化范围在1～4个数量级. 样品电阻值随测量温度的降低(300~50 K)呈下降趋势, 测量温度降到90 K时, 样品电阻值发生突变, 但在90~50 K没有观察到超导零电阻现象. 室温下, 样品的介电常数随频率的增加(1 kHz~5 MHz)而减小, 介电损耗随测量频率的增大先增大后减小. 随着YBCO含量的增加, 形成的超电容网络微观结构也就越多, 样品的电阻逐渐减小电流加大, 导致超电容中电解质的极化强度有所增加, 两者共同作用的结果导致样品的介电常数、介电损耗均随着YBCO含量的增加而增大.