钛酸钡/聚偏氟乙烯高介电常数复合薄膜的制备与性能研究

论文摘要

高介电常数的聚合物基电介质材料无论是在电力工程,还是在微电子行业都具有十分重要的作用。将具有介电性能的陶瓷和聚合物复合,所得材料可以克服陶瓷材料自身的脆性和聚合物材料的低介电常数,可以成倍提高复合材料的某些电性能。本文以具有优良的介电和压电性能的高聚物聚偏氟乙烯(PVDF)为基体,用机械混合和流延法制备了微米粒径钛酸钡(BT)和纳米粒径钛酸钡共填入聚偏氟乙烯的钛酸钡／聚偏氟乙烯(BT/PVDF)高介电复合薄膜,研究了纳米／微米钛酸钡的协同效应对复合材料介电性能的影响,探索了不同体积比的纳米／微米钛酸钡对介电性能的影响规律。结果表明微纳共填复合薄膜在BT体积填充量高于40%时,其介电性能和击穿性能要远高于同体积填充量的单粒径BT填充的复合薄膜。其介电常数和介电场强的最高值分别为55和136MV／m。本论文也以该微纳共填复合薄膜在微观结构的特点和建立理论模型来解释了实验结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 聚合物基高介电复合材料简介
• 1.1.1 电介质材料及其特性
• 1.1.2 聚合物基高介电常数复合材料的应用
• 1.1.3 聚合物基高介电常数复合材料的性能表征参数
• 1.1.4 聚合物基高介电常数复合材料的介电常数的理论模型
• 1.2 聚合物基高介电复合材料的研究进展
• 1.2.1 陶瓷粉末填充聚合物基高介电两相复合材料
• 1.2.2 陶瓷-导电填料填充聚合物基高介电三相复合材料
• 1.2.3 双粒径陶瓷填料填充聚合物基高介电复合材料
• 1.2.4 全有机高介电复合材料
• 1.3 聚合物基高介电常数复合材料的实现途径
• 1.3.1 基体材料的选择
• 1.3.2 陶瓷填料材料的选择
• 1.3.3 聚合物基高介电常数复合材料的复合制备工艺
• 1.3.4 成膜工艺
• 1.4 课题的提出及意义
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第二章 原材料的性质、实验制备和测试的方法
• 2.1 原材料选择
• 2.1.1 聚合物基体选择
• 2.1.2 陶瓷填料选择
• 2.2 所选原材料基本性能
• 2.2.1 PVDF基本性能
• 2.2.2 BT基本性能
• 2.3 实验基本流程
• 2.4 性能测试
• 2.4.1 测试仪器列表
• 2.4.2 介电常数测试方法
• 2.4.3 击穿强度测试方法
• 第三章 单粒径填充BT/PVDF复合薄膜的结构和介电性能
• 3.1 实验
• 3.1.1 原料的选取
• 3.1.2 样品的制备及处理工艺
• 3.1.3 表征方法
• 3.2 实验结果与讨论
• 3.2.1 微米粒径陶瓷填充的BT/PVDF复合薄膜的介电性能
• 3.2.2 纳米粒径陶瓷填充的BT/PVDF复合薄膜的介电性能
• 3.2.3 工艺处理对BT/PVDF复合薄膜介电性能的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 微纳共填充BT/PVDF复合薄膜的结构和介电性能
• 4.1 实验
• 4.1.1 原料选取
• 4.1.2 样品制备及处理工艺
• 4.1.3 表征方法
• 4.2 实验结果与讨论
• 4.2.1 微纳共填充BT/PVDF复合薄膜的微观形态
• 4.2.2 微纳共填充BT/PVDF复合薄膜的XRD表征
• 4.2.3 BT体积分数对BT/PVDF复合薄膜介电常数的影响
• 4.2.4 微纳粒径BT之间体积比对BT/PVDF复合薄膜介电常数的影响
• 4.2.5 微纳共填BT/PVDF复合薄膜的介电损耗
• 4.2.5 温度对BT/PVDF复合薄膜介电常数的影响
• 4.2.5 微纳共填BT/PVDF复合薄膜的击穿场强
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介和攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 作者简介
• 发表及已接受的论文
• 北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书