PVDF-陶瓷粉體-碳系填料復(fù)合材料的制備及介電性能研究.pdf

1、聚偏氟乙烯(PVDF)是當(dāng)今應(yīng)用最廣泛的鐵電聚合物材料之一。陶瓷粉體-PVDF基體復(fù)合材料是一種新型功能復(fù)合材料，這種材料不僅使各組分自身的缺點(diǎn)得以克服，而且復(fù)合材料的其他性能得到提高;因?yàn)榇朔N復(fù)合材料柔韌性較高、加工容易等優(yōu)點(diǎn)，所以這種復(fù)合材料有著非常廣泛的應(yīng)用前景，尤其是在軍事、醫(yī)療和電子工業(yè)等領(lǐng)域上。而隨著社會(huì)生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，對(duì)陶瓷粉體-PVDF基體復(fù)合材料的性能尤其是介電性能要求越來(lái)越高，但是在PVDF中單一的摻雜一種陶瓷粉體

2、并不能持續(xù)的增加復(fù)合材料的介電性能，反而隨著陶瓷粉體摻雜量的增加，不僅不能提高復(fù)合材料的介電性能還會(huì)使材料原先具有的優(yōu)良物理性能減弱甚至消失，例如材料的柔韌性、拉伸強(qiáng)度等。因此本實(shí)驗(yàn)在摻雜單一陶瓷粉體的基礎(chǔ)上再加入另一種碳系粉體，實(shí)驗(yàn)證明加入的碳系材料能夠有效的提高復(fù)合材料的介電性能。
　　本研究以PVDF為基體材料，以鈦酸鋇(BaTiO3，BT)、鈦酸鍶鋇(BST)多壁碳納米管(MWCNT)、氧化石墨烯(GO)為填充粉體，采用溶

3、液共混流延法制備了PVDF-BT、PVDF-15％BT-MWCNT、PVDF-15％BST-MWCNT、PVDF-15％BT-GO等復(fù)合材料。并研究了復(fù)合材料的不同含量的陶瓷粉體、碳系材料對(duì)介電性能的影響，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)探討。本研究還借助電子掃描顯微鏡(SEM)、場(chǎng)發(fā)射電子掃描顯微鏡(FE-SEM)、X射線衍射(XRD)、傅里葉紅外光譜(FT-IR)、拉曼光譜（Raman）等表征方法，對(duì)陶瓷粉體、碳系材料和復(fù)合材料的微觀

4、結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)探究。
　　實(shí)驗(yàn)中通過(guò)不同含量陶瓷粉體、不同含量的碳系材料來(lái)探究其對(duì)復(fù)合材料宏觀性能跟微觀結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)BT粉體含量為15％時(shí)，PVDF-BT復(fù)合材料的最佳介電性能為:相對(duì)介電常數(shù)達(dá)到12.41，介電損耗為2.268％，但材料的孔洞較多，仍具有明顯的缺陷。繼續(xù)摻雜MWCNT得到PVDF-15％BT-MWCNT復(fù)合材料，當(dāng)MWCNT含量5.8％時(shí)，相對(duì)介電常數(shù)達(dá)到最大為31.27，此時(shí)的介電損耗為3.