反鐵電陶瓷-聚苯乙烯復(fù)合材料介電可調(diào)性能的研究.pdf

1、陶瓷/聚合物復(fù)合材料由陶瓷和聚合物構(gòu)成，具有介電常數(shù)大、損耗低、柔性等優(yōu)點(diǎn)，是目前研究的熱點(diǎn)。在當(dāng)前的研究工作中，大部分是關(guān)于其壓電、熱釋電、磁電等特性的研究。鐵電陶瓷由于其損耗和介電常數(shù)較大，使得其作為陶瓷/聚合物復(fù)合材料的基材不太符合理論模型，而且其介電常數(shù)在外部電場(chǎng)的作用下變化較小，限制了其在電場(chǎng)調(diào)制器件中的應(yīng)用。反鐵電陶瓷具有較低的介電常數(shù)和損耗，在電場(chǎng)、溫度和壓力等于外界作用誘導(dǎo)下，可以產(chǎn)生反鐵電-鐵電相變、晶格體積的突變，引

2、起介電常數(shù)的較大變化。但是國(guó)內(nèi)外關(guān)于反鐵電陶瓷/聚合物復(fù)合材料在電場(chǎng)作用下介電可調(diào)的研究較少。本文從反鐵電陶瓷的含量選擇、有機(jī)-無(wú)機(jī)界面的修飾、導(dǎo)電相的添加等三個(gè)方面對(duì)反鐵電陶瓷/聚合物復(fù)合材料進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，為其在將來(lái)用于電場(chǎng)調(diào)制器件奠定了基礎(chǔ)。
　　在陶瓷含量選擇上，本文選取了鋯錫鈦酸鉛鋇鑭（PBLZST）和聚苯乙烯（PS）作為制備復(fù)合材料的兩種基材，研究了PBLZST的含量對(duì)PBLZST/PS介電性能、微觀結(jié)構(gòu)的影響。PB

3、LZST/PS復(fù)合材料的介電常數(shù)、損耗、可調(diào)率會(huì)隨著陶瓷含量的增多相應(yīng)提高。其中當(dāng)PBLZST體積分?jǐn)?shù)為20％時(shí)，PBLZST/PS復(fù)合材料的相對(duì)介電常數(shù)、損耗正切值、可調(diào)率最低，分別為10、0.009、0.1%，且兩相之間的界面不是十分清晰。當(dāng)PBLZST體積分?jǐn)?shù)為80%時(shí)，PBLZST/PS復(fù)合材料的相對(duì)介電常數(shù)、損耗正切值、可調(diào)率最高，分別為51、0.055、4%，且樣品中出現(xiàn)了大量的空洞和缺陷。
　　針對(duì)陶瓷與聚合物的界面

4、效應(yīng)，本文通過(guò)添加硅烷偶聯(lián)劑（KH550），研究了其含量對(duì)PBLZST/PS的介電性能、微觀結(jié)構(gòu)的影響。與沒(méi)有添加KH550的樣品相比較，添加后的介電常數(shù)有所增加，損耗有所減少，可調(diào)率也有所增大。其中當(dāng)用10 wt%的KH550處理PBLZST時(shí)，PBLZST/PS復(fù)合材料的相對(duì)介電常數(shù)達(dá)到87，損耗角正切值達(dá)到0.007，可調(diào)率達(dá)到7%。適量的KH550可以有效改善有機(jī)相和無(wú)機(jī)相的界面效應(yīng)，從而提高了PBLZST/PS復(fù)合材料的介電常

5、數(shù)，降低損耗，還會(huì)在聚合物表面形成一層單分子絕緣層，從而增大陶瓷相的局部電場(chǎng)，提高PBLZST/PS復(fù)合材料的介電可調(diào)率。
　　最后在PBLZST/PS復(fù)合材料的介電可調(diào)率較低的問(wèn)題上，本文研究了碳納米粉（C）、碳納米管（CNT）、石墨烯片（GNS）三種導(dǎo)電相對(duì)樣品介電性能的影響。當(dāng)C粉含量在1wt%，外加電場(chǎng)在100 V/mm時(shí)，其最大可調(diào)率是48%。當(dāng)CNT含量在0.4 wt%，外加電場(chǎng)在100 V/mm時(shí)，其最大可調(diào)率是40