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。     

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.     

高性能BaTiO_3/PVDF介电复合材料及其薄膜电容器应用

选用柔性高分子材料聚偏氟乙烯（PVDF）作为基体,纳米钛酸钡陶瓷（BaTiO3）作为填充相,采用简单的溶液共混以及流延工艺制备BaTiO3/PVDF薄膜。通过SEM观察了复合材料体系的微观结构,研究了BaTiO3/PVDF介电复合材料的介电性能。把所制备的BaTiO3/PVDF复合材料薄膜（70mm×30mm×25μm...     

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.     

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.     

拉伸速率对PVDF薄膜介电压电性能的影响

通过单轴拉伸工艺制备了PVDF压电薄膜,运用X射线衍射和FTIR分析技术分析了不同拉伸速率下薄膜的微观结构;并探讨了极化电场对薄膜压电介电性能的影响.结果表明PVDF经单轴拉伸后,体系中出现了压电性能很强的β相和γ相,而且拉伸速率越高,体系出现的β相和γ相越多.随着极化电场的升高,PVDF压电薄膜的压电应变系数升高,介电常数升高,介电损耗降低.     

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。      

核壳结构SiCNWs@SiO2/PVDF复合材料的制备与介电储能特性

为了加速新能源电子器件向微型化和集成化的方向发展,提高电子器件内部介电复合材料的性能至为重要,介电复合材料的介电性能和储能性能直接影响电子器件的质量,如何提高介电复合材料的介电性能和储能性能等引起了研究者们的广泛关注。以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体,碳化硅纳米线(SiCNWs)和核壳结构碳化硅纳米线@二氧化硅(SiCNWs@SiO₂)为填料,通过溶液共混相转换法及热压工艺制备出一系列的SiCNWs/PVDF二元复合材料和SiCNWs@SiO₂/PVDF复合材料。探究介电纳米填料的表面修饰对PVDF基复合材料的微观结构、宏观介电性能和储能性能等的影响。实验结果表明,硅烷偶联剂KH550成功改性SiCNWs;通过一步法热氧化工艺成功制备出具有典型核壳结构的SiCNWs@SiO₂纳米线,SiO₂壳层的厚度随着SiCNWs热氧化时间的延长而增大,当SiCNWs热氧化时间为10 h,SiO₂壳层的厚度为6.5 nm;采用相转换法和热压处理成功制备一系列的SiCNWs/PVDF二元复合材料...     

溶胶-凝胶法制备钛酸锶铅薄膜和多层膜及其介电性质

采用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了多种不同组分的(Pb1-xSrx)TiO3(PST)(x=0.45、0.50、0.55、0.60、0.65)均匀薄膜和多层膜,并研究了它们的介电性质.发现均匀薄膜在x=0.55(PST55)时有最大的介电常数,10kHz下为879,损耗为0.029.在与均匀薄膜相同的条件下分别制备了PST45/PST55,PST50/PST60,PST55/PST65 3种多层膜.发现PST50/PST60多层膜的介电常数得到了明显的增强,在频率为10kHz时相对于同厚度的PST55均匀薄膜从879增加到1008,而损耗依然保持较低(0.027).研究同时表明,PST多层膜在电容-电压可调谐性和介电击穿等性质方面也较均匀薄膜有不同程度提高.与其它两种多层膜比较后发现,在PST50/PST60多层膜中处于PST55左右组分的界面层对介电性质有比较大的影响.     

聚偏氟乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯交替多层材料的热稳定性

利用微层共挤出技术制得不同层数(2,16,64层)的聚偏氟乙烯(PVDF)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)交替多层材料,通过偏光显微镜、垂直燃烧测试、热失重分析、红外光谱分析、微型量热测试研究了层数的变化对体系热分解和热释放行为的影响。结果表明,PVDF层与PMMA层沿层状样品的厚度方向交替排列,层结构明显,层界面清晰,随着层数的增加,层界面数增加,材料的垂直燃烧行为几乎不变,但表现出更高的热稳定性;高层数样品中热稳定性优异的PVDF层对易热解的PMMA层保护作用增强,且在热释放过程中,更多的层界面为PVDF炭层的形成提供了更丰富的空间,使材料的热释放速率减小,总热释放降低。     

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。     

PVDF为基的聚合物固态电解质离子导电膜的结构与性能研究

制备了聚偏氟乙烯 (PVDF) 锂盐 增塑剂聚合物固态电解质 ,并测定了该类电解质的电导率 ,结果表明 :以聚偏氟乙烯为基的凝胶电解质的室温电导率超过了 10 -3 S·cm-1,电导率与温度的关系服从VTF方程。并对该电解质进行了红外、扫描电镜、X衍射分析 ,发现了一个新相 ,并证实了在聚偏氟乙烯、锂盐、增塑剂三者之间共存的相互作用规律。     

PVDF/石墨烯复合材料熔融制备工艺及其性能研究

主要研究熔融加工工艺对石墨烯在聚偏氟乙烯(PVDF)中的分散及导电、导热性能的影响。首先通过高速混合机机械搅拌,使石墨烯微片、助剂与PVDF粉料均匀分散,然后分别经由熔融模压、双辊辊压、双辊混炼、双螺杆挤出和密炼等工艺制备得到PVDF/石墨烯复合材料。利用SEM和TEM研究复合材料的微观形貌,并研究不同熔融制备工艺及石墨烯含量对复合材料导电性能、导热性能及热力学性能的影响。结果表明,采用高速混合、合适的助剂体系和熔融工艺,可以得到石墨烯分散良好的复合材料;经定向分散熔融制备工艺所得的复合材料导电性能和导热性能均优于不定向分散熔融工艺所得的复合材料;石墨烯的加入,可以改善复合材料的热力学稳定性,提高复合材料的结晶温度。     

固相剪切碾磨对聚偏氟乙烯结构和介电性能的影响

利用固相剪切碾磨技术(S~3M)制备了高β晶含量的聚偏氟乙烯(PVDF)微米级粉体,研究了PVDF粉体的结构形态、粒径及粒径分布,碾磨遍数对粉体结晶结构和介电性能的影响。结果表明,固相力化学反应器强大的挤压和剪切作用可使PVDF中α晶转变为晶,从而有效提高PVDF粉体中β晶相对含量;随碾磨遍数增加,PVDF粉体β晶含量逐渐提高,未碾磨PVDF中的β晶相对含量为37%,碾磨15遍后β晶相对含量达90%以上;同时,介电常数则由1.20增加至10.77,提高约1个数量级。固相剪切碾磨技术为高介电性能材料的制备提供了新途径。     

非平面界面的多层高分子复合材料吸声性能

主要研究非平面界面的新型多层高分子复合材料在不同温度和压力下的吸声性能。制备了非平面界面的新型多层高分子复合材料和平面界面的传统多层高分子复合材料, 并在声管中测试其吸声系数。结果表明, 在所研究的频率范围内, 新型多层高分子复合材料吸声系数大于传统的多层高分子复合材料吸声系数; 这种新型多层高分子复合材料吸声系数峰值随温度的升高向低频方向移动, 而随压力变化不大。因此, 合理设计多层高分子复合材料的界面形状可以提高复合材料的吸声性能。      

Enhanced Crystallinity,Dielectric, and Energy Harvesting Performances of Surface‐Treated Barium Titanate Hollow Nanospheres/PVDF Nanocomposites

Enhancement of the energy harvesting performance and dielectric constants of poly(vinylidene fluoride) (PVDF)‐based capacitors is realized by incorporating 16 wt% of surface‐treated BaTiO₃ hollow nanospheres (HNSs) in comparison with the pristine PVDF. The fabricated BaTiO₃ HNSs with particle sizes of ≈20 nm and BET surface area of 297 m² g⁻¹ are treated by three different surface modifiers. The changes in crystallinity of the PVDF containing the surface‐treated BaTiO₃ HNSs are induced by both enlarged surface areas and increased surface functionality of the HNSs. Effects of such surface functionalities on the crystalline, dielectric, and energy harvesting performances of the nanocomposites are systematically investigated to identify the optimal surface modifier to enhance the energy density of the nanocomposites. Consequently, these changes in crystallinity lead to higher dielectric constants (ε′ ≈ 109.6) and energy density (U_e ≈ 21.7 J cm⁻³) with highly retained breakdown strength (E = 3.81 × 10³ kV cm⁻¹) compared to pristine PVDF (ε′ ≈ 11.6 and U_e ≈ 2.16 J cm⁻³ at 3.98 × 10³ kV cm⁻¹), indicating their potential as high energy density capacitors.     

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。