0-3型钛酸锶钡与聚四氟乙烯复合材料的冷烧结制备与介电性能研究

0-3型钛酸锶钡(BST)与聚四氟乙烯(PTFE)复合材料是一种新型的陶瓷/高聚物功能复合材料,可以兼具BST材料与PTFE材料的优点,可表现出较高的介电常数和介电可调性。但是受聚合物相介电常数低的限制,常规方法(流延法)制备的以聚合物为基体,以陶瓷为填充相的复合材料的介电常数基本在100以下。为了进一步提高BST/PTFE复合材料的介电性能,本研究采用一种新型烧结工艺——冷烧结工艺实现BST陶瓷与PTFE高聚物的共烧。在试验中以BST为基体,引入体积比例为5%的PTFE,并引入固相八水合氢氧化钡(Ba(OH)₂·8H₂O)作为过渡液相以辅助烧结过程进行,制备0-3型BST/PTFE复合材料,并探究了不同冷烧结条件下复合材料的介电性能。结果表明,复合材料样品在冷烧结温度为275 ℃,压力为200 MPa,时间为2.5 h的条件下,介电常数可达到500以上(25 ℃,1 kHz)。相对于常规制备工艺,冷烧结工艺制备出的复合材料的介电常数有很大改进,这对陶瓷/高聚物功能复合材料的低温制备与研究有一定参考意义。     

Li2CO3掺杂BST的制备及复合薄片的能量收集研究

将水基流延技术与低温烧结陶瓷技术相结合,用于BST挠曲电陶瓷的研制和能量的收集。为了降低BST的烧结温度,在BST水基流延浆料中添加了质量分数1%～4%的Li₂CO₃,将浆料流延成薄片后进行烧结。研究了Li₂CO₃掺杂量对烧结温度的影响以及BST薄片厚度对材料电性能的影响。实验结果表明,适量的Li₂CO₃掺杂能够将BST的烧结温度降低约250℃。在烧结后的薄片两面涂上银电极和适当厚度的PDMS,得到“三明治结构”的BST复合薄片,用于介电、挠曲电测试和能量收集实验。当Li₂CO₃掺杂量为质量分数2%时,300μm厚的BST复合薄片在1100℃烧结后介电性能最优,其介电常数为3200,介质损耗为0.05。而200μm厚的复合薄片表现出最高的横向挠曲电系数,达到0.24μC/m。此外,40μm厚的复合薄片表现出最好的电流输出能力,达到1.2 nA。     

石墨烯/热塑性聚氨酯导电复合材料的制备及压阻特性研究

采用硅烷偶联剂KH550对石墨烯进行接枝改性,采用溶液共混法制备改性石墨烯/热塑性聚氨酯(TPU)导电复合材料,并对复合材料的微观结构、电学性能及压阻特性进行测量和分析。研究表明:硅烷偶联剂KH550成功接枝至石墨烯的表面,分散性较好,复合材料的渗流阈值在石墨烯添加量为5%(wt,质量分数)附近,在石墨烯添加量为7%(wt,质量分数),压力为1.0MPa条件下,石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料的均一化电阻为1.55,循环5次后的电阻为390Ω,具有较好的压阻重复性。