碳管长径比对MWNTs/PI复合薄膜介电性能的影响

采用混酸氧化法处理多壁碳纳米管(MWNTs),在不同处理时间下得到不同长径比的碳纳米管,并通过扫描电镜(SEM)对碳纳米管的形貌进行观察。以不同长径比的碳纳米管掺杂改性MWNTs/PI复合薄膜。运用体积排斥理论和渗滤理论预测分析了碳纳米管长径比对MWNTs/PI复合薄膜渗流阈值和介电常数的影响,并实测了MWNTs/PI复合薄膜的渗流阈值和介电常数,分析了理论预测与实测结果差异的原因。     

PZT薄膜厚度对BMT/PZT复合薄膜结构及介电性能的影响

采用液相旋涂法制备了Ba(Mg1/3Ta2/3)O3(BMT)/Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)复合薄膜,研究了PZT薄膜厚度对BMT/PZT复合薄膜结构及介电性能的影响。随着PZT薄膜厚度的增加,BMT/PZT复合薄膜的介电常数呈线性增加。当PZT薄膜的厚度较小时,会明显地增加BMT/PZT复合薄膜的介电损耗;当继续增加PZT薄膜的厚度,介电损耗反而下降直到与BMT薄膜的介电损耗值接近。这是由于PZT的介电常数与介电损耗均明显高于BMT薄膜所致,而异质界面的存在抑制了PZT薄膜中畴壁的运动,使其对复合薄膜介电损耗的影响减弱。研究结果表明,PZT薄膜的引入可以提升BMT薄膜的介电常数而对介电损耗的影响不大。     

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。     

低热膨胀系数纳米碳化硅/聚酰亚胺复合薄膜的制备与性能

以原位分散聚合法制备出纳米碳化硅/聚酰亚胺(n-SiC/PI)复合薄膜, 采用SEM、热机械分析仪(TMA)、阻抗分析仪和热重分析(TG)研究了所制备薄膜的表面形貌、热膨胀、介电性能及热稳定性。结果表明: SiC粒子均匀分散在PI基体中, 复合薄膜的热膨胀系数(CTE)随着SiC含量的增加逐渐减小, SiC质量分数为15%时, CTE降低了11%, 且复合膜的热膨胀系数实验值比较接近于Kerner公式的计算值。复合膜的介电常数和介电损耗随着填料含量的变化而变化, 但始终维持在较低的范围内, 并在相当大的频率范围内保持稳定。      

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)。     

BST/PVDF复合薄膜的制备及其介电性能

以溶胶-凝胶法制备出钛酸锶钡(Ba0.65Sr0.35TiO3)粉体,并对粉体进行表面改性处理,然后将处理和未处理的粉体按不同的比例与聚偏氟乙烯(PVDF)进行复合,用甩胶法做成薄膜样品,对样品进行了介电性能的测试.实验结果表明:复合薄膜的介电常数实测值与理论值符合得较好,随着薄膜中BST粉体比例的增加,复合薄膜的介电常数和介电损耗增大;经表面改性后的BST粉体所制备的复合薄膜与未经改性所制备的薄膜相比,介电常数略有上升,而介电损耗显著下降.     

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。     

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。     

在聚四氟乙烯基底上层层自组装功能化多壁碳纳米管薄膜的研究

将多壁碳纳米管(MWNTs)通过羧酸化以及氨基化处理,分别得到功能化的MWNT-COOH和MWNT-NH2,然后在聚四氟乙烯(PTFE)基底上层层自组装功能化MWNT薄膜。研究了邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯(PDDA)预处理和MWNTs不同层数对薄膜质量以及导电性能的影响。结果表明,PDDA预处理能够改善PTFE基底的组装效果。随着组装层数的增加,层层自组装MWNT薄膜表面更均一,而且表面的MWNTs也更密集,从而使经MWNTs修饰过的PTFE基底的导电性能得到改善。     

多壁碳纳米管的处理及其在芳纶1313中的分散

为了改善多壁碳纳米管(MWNTS)在溶剂N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)中的分散性,提高MWNTs与芳纶1313(PMIA)基体界面的结合性能,用混酸对MWNTs进行了处理,用FT-IR对处理前后的MWNTs进行了表征,发现处理后的MWNTs表面接上了羧基.通过溶液共混的方法制得了PMIA/MWNTs纳米复合薄膜,并用SEM和TEM对其进行了表征,发现处理后的MWNTs在PMIA基体中的分散更为均匀.     

氰酸酯/BaTiO3复合材料的介电性能

以双酚A型二氰酸酯为树脂基体,平均粒径为3 μm的BaTiO3为功能填料,采用浇铸法研制氰酸酯复合电介质材料,考察了25℃,1MHz时氰酸酯/BaTiO3复合材料的介电性能.结果表明,BaTiO3含量的增加提高了材料的介电常数,减小了材料的介电损耗,并且最大填充量为体系总质量的60%,此时介电常数最大(15.823),介电损耗最小(0.0037);随着树脂转化率的增加,材料的介电常数先增大后减小,而介电损耗一直在减小;硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)显著改善了BaTiO3粒子在氰酸酯基体中的分散效果,提高了材料的介电常数,保持介电损耗不变.     

聚酰亚胺/二氧化钛纳米复合薄膜制备与耐电晕性

采用原位聚合法制备不同TiO₂组分聚酰亚胺(PI)/纳米TiO₂复合薄膜, 薄膜厚度50μm。 测试结果表明, TiO₂呈球状颗粒, 直径约为100 nm, 聚酰亚胺呈片状, 尺寸约为2μm×1μm。随着TiO₂含量的增加, 复合薄膜介电常数和介电损耗增大, 击穿场强先增加后降低; 在40 kV/mm电场强度下, 复合薄膜耐电晕老化寿命增加, 纯PI薄膜寿命为3 h, 20wt%TiO₂含量薄膜寿命达到25 h; TiO₂颗粒耐电晕能力强, 与聚合物形成界面相, 改变材料陷阱能级, 有利于空间电荷的扩散和热量的传输, 在薄膜表面形成放电阻挡层, 降低局部放电对薄膜内部的侵蚀, 显著提高薄膜耐电晕老化寿命。     

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。     

MWNTs/PVDF复合材料的介电性能

基于熔融法制备多壁碳纳米管(MWNTs)/聚偏氟乙烯(PVDF)基复合材料,研究不同含量的MWNTs对MWNTs/PVDF复合材料介电性能的影响规律,并探讨其对复合材料介电常数的影响机制。结果表明,随着MWNTs含量的增加,复合材料中α-PVDF相转换成γ-PVDF相;通过宽频介电阻抗谱仪测试,发现介电常数随着温度的增加而增加,并向高温方向移动;在电场的作用下,添加MWNTs能加剧PVDF材料分子键的热运动以及极化现象。另外,研究发现,由于介电损耗降低,表明复合材料的介电性能得到了改善。     

纳米氢氧化镧/聚酰亚胺复合超薄膜的制备、表征及其性能

本研究采用水热法合成纳米级氢氧化镧晶体(nano-La(OH)₃),并对其微观结构进行了测试分析。利用nano-La(OH)₃表面的羟基可与聚酰胺酸(PAA)中的羰基发生缩合反应的原理,通过旋涂法及热亚胺化制得nano-La(OH)₃/聚酰亚胺(PI)复合超薄膜。对nano-La(OH)₃/PI复合超薄膜进行结构表征及性能测试。结果表明：nano-La(OH)₃/PI复合超薄膜无色、透明,厚度约为1.66μm;薄膜表面十分平坦,表面均方粗糙度为5.85;nano-La(OH)₃均匀分布在薄膜中。超薄膜介电常数为4.63,高于纯PI(约3.20)的介电常数,在太阳能电池底板、微型存储器、智能皮肤等方面具有应用潜力。     

基于新型纳米复合介电材料的嵌入式微电容制备及特性

嵌入式微电容技术是一种能够使电子器件微型化,并提高其性能及可靠性的方法.研究适用于嵌入式环境的高介电材料,有着重要的意义.采用粒径为92 nm的钛酸钡（BaTiO3）颗粒作为纳米无机填充颗粒,选用聚酰亚胺（PI）作为有机基体制备新型BaTiO3/PI纳米复合薄膜,并对该薄膜的介电性能、耐压特性及温度特性进行了测试;并采用光刻、溅射、刻蚀等工艺,对BaTiO3/PI纳米复合薄膜进行图形化研究,制造嵌入式微电容器件原型,其后对该器件的介电性能进行了测试.测试结果显示,嵌入式电容器件原型的介电常数在低频下达到15以上,击穿场强达到58 MV/m以上,而刻蚀和溅射工艺对薄膜的性能影响不大.     

PZT基体沉积条形分布NiTiSMA薄膜复合材料的介电性能

使用模具并采用磁控溅射法在铁电陶瓷PZT基体上沉积具有条形分布结构的Ni Ti SMA薄膜。显微组织结构观察发现,以条形分布结构方式沉积的Ni Ti SMA薄膜晶化处理后具有等轴晶结构。比较所制备PZT/Ni-Ti SMA薄膜复合材料与纯PZT的介电常数及介电损耗发现,两者的介电损耗水平接近;复合材料的介电常数比纯PZT的提高约18%。Ni Ti SMA的沉积使基体中靠近薄膜区域的Zr/Ti物质的量比恰好落在准同型相界区内,致使所制备复合材料的介电性能优于纯PZT。     

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。     

阻抗渐变高介电钛酸钡/聚酰亚胺复合薄膜的设计与制备

人体皮肤与空气间在介电常数上有着失配性,可穿戴设备所用的材料需要与人体皮肤有良好的匹配性能,而单一的材料与结构已不能满足这种需求。利用原位聚合法合成了一系列钛酸钡(BaTiO_3)/聚酰亚胺(PI)混合溶液,通过逐层流延涂覆的方法设计制备了一种具有阻抗渐变性质的多层BaTiO_3/PI复合薄膜。结果表明:BaTiO_3纳米粒子可在复合薄膜中均匀分散,调节无机粒子的含量,能够有效地控制复合薄膜的介电常数在2.5~34.0之间变化;同时,BaTiO_3/PI复合薄膜对外加电场的频率具有不敏感性,也具有良好的力学性能,能够满足可穿戴设备对材料的要求。