CaCu_3Ti_4O_(12)/聚偏氟乙烯复合材料的介电性能研究

采用溶液混合随后热压的方法制备了CaCu3Ti4O12/聚偏氟乙烯(CCTO/PVDF)复合材料.采用XRD对复合材料的物相结构进行了分析.研究了复合材料的介电常数与CCTO体积分数的关系.结果表明,在10kHz下,当CCTO含量等于50%(体积分数)时,复合材料的介电常数达到81.采用Maxwell-Gamett模型、Jaysundere模型和Yamada模型分别对实验结果进行了预测和比较,其中Yarnada模型与实验结果符合得较好.     

基于界面结构调控硅粒子/聚偏氟乙烯复合材料介电性能

为降低硅粒子/聚偏氟乙烯(Si/PVDF)复合材料体系的介电损耗(tanδ)及提高其击穿强度(E_b),采用高温氧化及聚苯乙烯(PS)包覆法,制备出两种分别具有SiO₂单壳及SiO₂@PS双壳的Si@SiO₂和Si@SiO₂@PS核壳结构粒子。采用FTIR、XRD和TEM分析测试了核壳粒子的壳层结构。分析测试证明,Si粒子表面存在SiO₂和PS壳层。结果表明,相比未改性Si/PVDF复合材料,SiO₂外壳显著降低和抑制了Si@SiO₂/PVDF复合材料的tanδ和漏导电流;PS层改进了Si/PVDF复合材料的界面相容性,促进其在基体中均匀分散。双壳结构Si@SiO₂@PS/PVDF复合材料呈现出最低tanδ和最高E_b。Si@SiO₂/PVDF和Si@SiO₂@PS/PVDF复合材料介电性能的改善归因于Si表面SiO₂及SiO₂@PS绝缘界面层有效阻止了半导体Si粒子间的直接接触,极大抑制了损耗。此外,Si/PVDF复合材料相界面缺陷减少及界面相容性改善均有效降低了局部电场畸变,提高了体系的E_b。Si@SiO₂@PS/PVDF复合材料在1 kHz下介电常数高达48,tanδ低至0.07,E_b约为6 kV/mm,在微电子器件及电力设备领域具有潜在的应用价值。      

添加Cu颗粒对钛酸铜钙/聚偏氟乙烯复合材料介电性能的影响

选用金属Cu粉末作为导体相,采用溶液共混和旋涂的方法制备了钛酸铜钙/聚偏氟乙烯/Cu(CCTO/PVDF/Cu)三相复合材料。通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、介电常数、介电损耗与频率及温度谱图的测试分析对复合材料进行表征。结果表明:FT-IR和XRD分析显示出Cu粉末进入基体中,形成了第三相;介电频谱和介电温谱分析表明,当Cu含量为20%(质量分数)时,复合材料的介电常数最大,并在20~150℃的温度范围内保持了良好的温度稳定性。     

多巴胺改性BaTiO_3对BaTiO_3/PVDF复合材料击穿场强的影响

为了提高BaTiO3/PVDF复合材料的击穿场强。首先,利用多巴胺对BaTiO3进行表面功能化处理,得到多巴胺改性的BaTiO3(Dopa@BaTiO3);然后,将其与聚偏氟乙烯(PVDF)混合,采用液相浇铸法制得Dopa@BaTiO3/PVDF复合材料;最后,测量了不同Dopa@BaTiO3添加量的Dopa@BaTiO3/PVDF复合材料的击穿场强和介电性能。结果表明:与改性前的BaTiO3/PVDF复合材料相比,Dopa@BaTiO3/PVDF复合材料在击穿场强显著提高的同时,介电常数基本保持不变;当Dopa@BaTiO3添加量为3vol%时,击穿场强为210kV/mm,比改性前的复合材料的提高了78%;当Dopa@BaTiO3添加量为10vol%时,击穿场强为180kV/mm,比改性前的合材料的提高了88%。研究解决了BaTiO3/PVDF复合材料击穿场强较低的问题,可为同时提高复合材料的介电常数和击穿场强提供参考。     

铌、钴掺杂BaTiO3及表面改性对BaTiO3/PVDF复合材料介电性能的影响

采用铌、钴氧化物共掺杂钛酸钡(BaTiO_3,BT)制备铌钴钛酸钡(BTNC)粉体,采用硅烷偶联剂KH550对BTNC进行表面改性,制得改性铌钴钛酸钡(R-BTNC)粉体,再采用溶液共混法与聚偏氟乙烯(PVDF)制得BTNC/PVDF复合材料,并对复合材料进行了表征。研究结果表明,KH550能有效地改善填料在基体中的分散性和相容性,BTNC的加入使得PVDF中具有极化效应的β相增加,在10~2 Hz,R-BTNC用量为50%(体积分数)条件下,制得的R-BTNC/PVDF复合材料的介电常数为79.4,介电损耗为0.0520。     

内衬聚偏二氟乙烯热塑功能层的玻璃纤维复合材料缠绕管弯曲性能测试评价

增强层缠绕角度和聚偏二氟乙烯(PVDF)表面粗糙度是影响内衬PVDF热塑功能层的玻璃纤维复合材料缠绕管弯曲性能的重要因素。采用3种规格的石英砂对PVDF管进行喷砂处理以获得不同的表面粗糙度,以PVDF管为芯模,采用湿法缠绕制作复合材料管。采用四点弯曲测试方法,测试分析如上2种因素对复合材料管弯曲性能的影响。结果表明,PVDF内衬层经过24mesh喷砂处理后,随者缠绕角度的增大,缠绕管的弯曲强度逐渐减小,而曲率半径先增大后减小,其中采用[+45/-45]4缠绕结构的复合材料管曲率半径最小。随喷砂颗粒增大,复合材料管弯曲强度和曲率半径略有增大,弯曲失效后刚度退化趋于缓慢。     

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。     

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.     

CaCu3Ti4-3/4zFezO12/偏聚氟乙烯和Ca1-3/2xLaxCu3-yMgyTi4O12/偏聚氟乙烯复合材料的制备及介电性能研究

以CaCu3Ti4O12为原料,采用溶胶-凝胶法制备CaCu3Ti4-3/4zFezO12 (CCTFO)和Ca1-3/2xLaxCu3-y MgyTi4O12(CLCMTO)前驱粉体,以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体采用球磨共混法热压制备CaCu3Ti4-3/4zFezO12(CCTFO)/PVDF和Ca1-3/2xLaxCu3-yMgyTi4O12(CLCMTO)/PVDF复合材料,考察掺杂量和前驱粉体填充质量对复合材料微观结构和介电性能的影响。结果表明:当前驱粉体填充质量增加到50%时,复合材料出现团聚现象。复合材料的介电常数和介电损耗均随填料含量的增加而升高,Fe掺杂后虽然不能提高复合材料的介电常数,但能降低中到高频段的介电损耗,La、Mg双掺杂不仅可以提高介电常数还可以降低介电损耗。     

聚偏氟乙烯-钛酸钡复合材料的介电性能

用钛酸酯和钛酸丁酯偶联剂对BaTiO₃粉进行表面处理,使用熔融法制备了BaTiO₃/PVDF复合材料薄片。通过疏水亲油实验定性地分析了钛酸酯和钛酸丁酯偶联剂对BaTiO₃粉的偶联作用,通过测定BaTiO₃/PVDF的介电常数和介电损耗角正切值表征了复合材料的介电性能,BaTiO₃/PVDF扫描电子显微镜(SEM)的微观形态分析发现,经过偶联剂表面处理,BaTiO₃粉在PVDF中的分散情况改善。     

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.     

含硫偶联剂对木粉/橡胶-塑料三元复合材料力学性能及耐热性能的影响

以再生高密度聚乙烯（HDPE）、沙柳木粉和废轮胎胶粉为原材料,含硫偶联剂Si69为界面相容剂,采用模压法制备木粉/橡胶-塑料三元复合材料。考察Si69对木粉/橡胶-塑料三元复合材料力学性能及耐热性能的影响,并采用FTIR和SEM分析Si69改性前后废轮胎胶粉的表面特性及木粉/橡胶-塑料三元复合材料的微观断面形貌。结果表明:Si69与废轮胎胶粉发生了化学反应。当Si69添加量为5wt%时,木粉/橡胶-塑料三元复合材料的界面结合较佳,力学性能及耐热性能较优,其中弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度较未添加Si69的木粉/橡胶-塑料三元复合材料分别提高了13.85%、7.24%和6.63%;维卡软化温度和热变形温度较未添加Si69的木粉/橡胶-塑料三元复合材料分别提高了6.95℃和8.70℃,Si69可在一定程度上提高木粉/橡胶-塑料三元材料的耐热性能。Si69添加量为7wt%时,木粉/橡胶-塑料三元复合材料的缺口冲击强度可达到3.99 k·Jm-2。      

[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。     

表面修饰BaTiO3对聚偏氟乙烯热性能和介电性能的影响规律研究

高介电常数的高分子复合材料可以被广泛应用于能量存储和人工肌肉领域。利用含羧基聚芳醚腈(PEN)对BaTiO3(BT)纳米粒子进行表面修饰,以增加BT在高分子基体聚偏氟乙烯(PVDF)中的分散性。通过溶液浇铸法,制备了一系列BT@PEN含量不同的高分子复合薄膜(PVDF/BT@PEN)。结果表明:PVDF/BT@PEN具有很好的热稳定性,起始分解温度超过了440℃。同时,复合薄膜的介电常数k随着BT@PEN质量含量的增加逐渐增大。当BT@PEN质量含量为20%时,复合薄膜在100Hz时的介电常数大于12。     

SiO_2涂层对TiC/PVDF复合材料介电性能的影响研究

为降低碳化钛(TiC)/聚偏氟乙烯(PVDF)体系的介电损耗,通过溶胶-凝胶法在TiC粒子表面包覆SiO_2绝缘层,形成SiO_2@TiC核壳结构粒子,再与PVDF复合,制备出SiO_2@TiC/PVDF复合材料。研究结果表明,TiC表面成功包覆上SiO_2涂层;在质量分数为9%的TiC或SiO_2@TiC总用量时,SiO_2@TiC/PVDF的损耗因子相比TiC/PVDF明显降低,随SiO_2包覆量的增加,SiO_2@TiC/PVDF的介电常数、损耗因子和电导率均下降;包覆量相同时,随SiO_2@TiC粒子含量增加,SiO_2@TiC/PVDF的介电常数、电导率、损耗因子均逐步增大。     

高介电常数PVDF/PZT/Terfenol-D复合材料的介电性能研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)为聚合物基体,PZT为陶瓷相,稀土铁合金粒子Tedenol-D为添加组分,运用聚合物熔融压片法制备了聚合物体积含量为30%的0.3PVDF/(0.7-f)PZT/fTerfenol-D三相复合材料.研究了Tedenob-D的体积含量、频率对复合材料介电性能的影响.结果显示:Tedenol-D粒子的加入,可以提高0.3PVDF/0.7PZT复合材料的介电常数,PVDF/PZT/Terfenol-D复合材料具有介电常数高、介电损耗小的特点.     

电极对CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能的影响

通过研究在不同气氛(氮气和氧气),CaCu3Ti4O12(CCTO)陶瓷样品在一定温度下进行后处理后,不同功函数电极对其介电性质的影响,进而研究CCTO陶瓷的巨介电常数的起源问题.我们在空气中制备了CaCu3Ti4O12陶瓷,发现样品表面电阻率很大,样品表面呈现绝缘态,此时不同功函数电极以及不同电极制备方法对其介电性质几乎没有影响,说明CCTO的巨介电常数是由孪晶界或半导体晶粒与绝缘晶界所产生的内部阻挡电容(IBLC)所引起.但当样品在高温氮气中后处理后,样品表面电阻率明显下降,以较大功函数的金属作为电极的样品,其介电常数有了明显的提高,而以功函数小的金属作为电极的样品,其介电常数变化不大.从而进一步说明当CCTO样品表面处于半导态,表面电极效应也是CCTO巨介电常数来源之一.     

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。     

PVDF/改性BaTiO3复合材料介电性能研究

用硅烷和钛酸酯偶联剂对BaTiO3粉进行了表面处理，使用溶剂法制备了PVDF／BaTiO3复合薄膜，通过疏水亲油实验定性地分析了硅烷和钛酸酯偶联剂对BaTiO3粉的偶联作用可以改善PVDF／BaTiO3的界面结合，通过测定PVDF／BaTiO3的介电常数和介电损耗角正切值表征了复合材料的介电性能，PVDF／BaTiO3扫描电子显微镜（SEM）的微观形态分析发现，经过偶联剂表面处理，BaTiO3粉在PVDF中的分散情况改善，偶联剂的用量对微观形态影响较大。     

CNTs/Ferrite/PVDF复合材料的电磁波吸收特性

本文采用水热合成法在碳纳米管(CNTs)表面包覆了一层组分为Ni0.2Cu0.2Zn0.6Fe.1.96O4的尖晶石型纳米铁氧体(Ferrite)颗粒,并应用共混法制备了碳纳米管/铁氧体/聚偏二氟乙烯(PVDF)三相复合材料.使用矢量网络分析仪在8-18GHz的频率范围内对复合材料的复介电常数和复磁导率进行了测试,并由此计算出复合材料的反射损失率.测试结果表明,复合材料在宽约为几个GHz的频段内反射损失超过了10dB,碳纳米管/铁氧体/聚偏二氟乙烯复合材料呈现出非常良好的电磁波吸收性能.