高介電常數(shù)低介電損耗聚偏氟乙烯-碳納米管-氰酸酯復(fù)合材料的研究.pdf

1、具有高介電常數(shù)的導(dǎo)體/聚合物基復(fù)合材料在尖端領(lǐng)域中的巨大應(yīng)用，使其獲得了廣泛的關(guān)注，但其普遍存在的高介電損耗成為阻礙其應(yīng)用的瓶頸。近年來，科研工作者們開始設(shè)計新穎的空間結(jié)構(gòu)來獲得高介電常數(shù)和低介電損耗復(fù)合材料，本文即是圍繞這個課題展開研究的。
　　首先，我們以聚偏二氟乙烯（PVDF）、酸化碳納米管（eCNT）和氰酸酯（CE）作為基本組成，設(shè)計制備了不對稱雙層材料（PVDF-eCNT/CE），其中一層為PVDF絕緣薄膜，另一層為eC

2、NT/CE二元復(fù)合材料。研究了不同厚度及含量（f）下的PVDF-eCNT/CE復(fù)合材料的導(dǎo)電性和介電性能。研究表明，eCNT/CE復(fù)合材料的滲流閾值（fc）為1.6wt％；當(dāng)ffc時，PVDF膜對PVDF-eCNT/CE復(fù)合材料的電性能和介電性能有顯著影響，介電常數(shù)隨著PVDF膜厚的增加先增加后減小；而介電

3、損耗保持在較低的水平。如f=1.7 wt%時，PVDF膜厚為5μm的PVDF-eCNT1.7/CE復(fù)合材料具有最大的介電常數(shù)（1699，1Hz），而介電損耗為5.25，分別是eCNT1.7/CE復(fù)合材料的10和2.3×10-2倍。對PVDF-eCNT1.7/CE和eCNT1.7/CE復(fù)合材料進行了等效電路模擬，討論了介電性能的本質(zhì)。研究結(jié)果表明，對于特殊宏觀結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，其介電性能與界面極化緊密相關(guān)，電容和電阻值并不能準(zhǔn)確表達復(fù)合材料

4、的介電性能。PVDF-eCNT1.7/CE復(fù)合材料的介電性能是由PVDF與eCNT/CE層之間的空間電荷極化以及PVDF自身的介電性能共同作用的結(jié)果。
　　其次，為了探討不同微觀結(jié)構(gòu)的PVDF對PVDF-eCNT/CE復(fù)合材料的介電性能的影響，我們制備了不同熱處理溫度下的PVDF6-eCNT1.7/CE復(fù)合材料。研究結(jié)果表明，PVDF6-eCNT1.7/CE復(fù)合材料的介電常數(shù)隨熱處理溫度的升高而降低，20℃時介電常數(shù)最高為1564

5、，溫度為100℃時介電常數(shù)最低為268（1Hz），而20℃下的復(fù)合材料比其他熱處理溫度下的介電損耗高，這是由于不同熱處理溫度下PVDF的相結(jié)構(gòu)差異引起的界面極化差異導(dǎo)致的。
　　最后，為了進一步探討不同宏觀結(jié)構(gòu)對復(fù)合材料介電性能的影響，我們制備了0-1-0型三層結(jié)構(gòu)PVDF-eCNT/CE-PVDF復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn)，對于總厚度相同的復(fù)合材料，PVDF-eCNT/CE-PVDF復(fù)合材料的介電常數(shù)和介電損耗均低于PVDF-eCNT/