碳納米管-聚偏氟乙烯高介電納米復(fù)合材料的顯微結(jié)構(gòu)控制與介電性能的關(guān)聯(lián).pdf

1、高介電常數(shù)聚合物基電介質(zhì)材料無論是在電力工程還是在微電子行業(yè)都具有十分重要的作用，高介電常數(shù)材料的發(fā)展將成為制約電子器件微型化、高速化的關(guān)鍵因素。由于聚合物本身介電常數(shù)很小，為了提高介電常數(shù)，通常選取不同種類的填料與聚合物基體進行復(fù)合，比如：高介電的陶瓷粉末和導(dǎo)電性能良好的導(dǎo)電顆粒。碳納米管作為導(dǎo)電填料，其較大的長徑比和較高的電導(dǎo)率，使其成為提高復(fù)合材料介電常數(shù)的理想填料。
　　 本文主要研究了以多壁碳納米管為填料，聚偏氟乙烯為

2、基體的納米復(fù)合材料的制備，及其不同的顯微結(jié)構(gòu)與介電性能的關(guān)聯(lián)。
　　 首先在制備工藝的研究中，分別采用了溶液法、熱臺加熱法、絮凝法、球磨法及擠出成型法制備了分散狀態(tài)各異的納米復(fù)合材料。發(fā)現(xiàn)溶液法制備的復(fù)合材料體系由于其特殊的片層結(jié)構(gòu)顯示了最低的滲流閾值(0.0077)，而擠出成型法制備的復(fù)合材料由于碳納米管在整個聚合物基體中實現(xiàn)了均勻分散而獲得了最高的滲流閾值(0.072)。
　　 對于利用逾滲效應(yīng)提高介電常數(shù)的復(fù)合材料

3、而言，填料的形狀和尺寸會大大地影響復(fù)合材料的介電性能，因此本論文還研究了不同長徑比的碳納米管填充的復(fù)合材料體系滲流閾值及臨界指數(shù)的變化規(guī)律。二者隨著碳納米管長徑比的增加呈現(xiàn)了相同的變化趨勢，即先增加后減小。而且長徑比較大的碳納米管體系在接近滲流閾值時顯示出較高的介電常數(shù)。
　　 第三，對于形變對材料介電性能的影響，本論文分別研究了材料拉伸至斷裂時、拉伸至不同位移時及熱拉伸時材料介電性能的變化。利用二階張量對拉伸后樣品中碳納米管的

4、取向狀態(tài)進行了定量的表征，同時采用阻抗分析的方法對復(fù)合材料介質(zhì)響應(yīng)的物理意義進行了模擬，給出了體系對應(yīng)的等效電路。
　　 第四，為了降低MWNT/PVDF兩相體系的介電損耗，并進一步提高復(fù)合材料的介電常數(shù)，本論文研究了第三相陶瓷顆粒的引入對復(fù)合材料電性能的影響。陶瓷顆粒鈦酸鋇的添加，促進了碳納米管導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的形成，而含量進一步增加時，破壞導(dǎo)電通路的作用則變得明顯，但可獲得高介電常數(shù)，低介電損耗的性能。
　　 最后，為改善碳