高介电常数低介电损耗多相聚合物基复合材料的研究

第一章文献综述 (1)

1.1 前言 (1)

1.2 二元聚合物复合材料 (1)

1.2.1 陶瓷/聚合物复合材料 (1)

1.2.2 导体/聚合物基复合材料 (3)

1.3 多相聚合物基复合材料 (6)

1.3.1 导体/导体功能体填料 (6)

1.3.2 绝缘体/导体功能体填料 (7)

1.3.3 导体/两种基体聚合物复合材料 (8)

1.4 复合材料渗流理论模型 (12)

1.5Hi k-PMC的功能特性 (13)

1.5.1 电-机械效应 (13)

1.5.2 电-热效应 (13)

1.5.3 电阻正温度系数（PTC）效应 (14)

1.5.4 电光效应 (14)

1.6 课题的提出与研究内容 (15)

第二章MWCNT/PEI/BD复合材料介电性能的研究 (17)

2.1 前言 (17)

2.2 实验部分 (18)

2.2.1 实验原料 (18)

2.2.2MWCNT/BD复合材料的制备 (18)

2.2.3PEI/BD树脂的制备 (19)

2.2.40.4MWCNT/PEI/BD复合材料的制备 (19)

2.2.50.4MWCNT/AHBSi/PEI/BD复合材料的制备 (19)

2.2.6 结构表征与性能测试 (20)

2.3 结果与讨论 (20)

2.3.1PEI/BD树脂的结构与介电性能 (20)

2.3.2MWCNT/PEI/BD复合材料的设计与相结构 (22)

2.3.30.4MWCNT/PEI/BD复合材料的相结构与导电性 (25)

2.3.40.4MWCNT/ PEI/BD复合材料的介电性能 (30)

2.3.5 阻抗分析 (34)

2.4 本章小结 (37)

第三章基于Haake熔融混合技术的MWCNT/PEI/BD复合材料介电性能的研究..39

3.1 前言 (39)

3.2 实验部分 (40)

3.2.1 实验材料 (40)

3.2.2h-MWCNT/PEI复合物的制备 (40)

3.2.3MWCNT/20PEI/BD复合材料的制备 (40)

3.2.4h-MWCNT/20PEI/BD复合材料的制备 (40)

3.2.5 结构表征和性能测试 (41)

3.3 结果与讨论 (41)

3.3.1h-MWCNT/PEI复合物的制备与结构 (41)

3.3.3 复合材料的电性能 (50)

3.3.4 复合材料的阻抗分析 (55)

3.4 本章结论 (58)

第四章结论 (60)

参考文献 (62)

硕士期间发表的论文和申请的专利 (74)

致谢 (75)

高介电常数低介电损耗多相聚合物基复合材料的研究第一章

第一章文献综述

1.1前言

高介电常数聚合物基复合材料（Hi k-PMC）不仅可以储存更多的电能量，且集成了聚合物基复合材料的质轻、高强、易加工、低成本等优点[1-3]。在所有的无源器件中，Hi k-PMC在电容器上的应用引起了极大的关注。特别地，微电子技术的发展需要去耦电容器在服务的设备上能有更高的电容值和更短的作用距离。除电子行业外，Hi k材料被广泛地应用在民用和军事上，包括主动振动控制、航空航天、水下导航和监视、生物医学成像以及无损检测等领域。因此，Hi k-PMC成为功能材料领域中十分活跃的研究方向，并成为电子信息、电力能源、生物医学、航空航天航海等尖端领域发展的关键基础材料之一[4-7]。

事实上，Hi k-PMC的组份通常包括聚合物基体和功能体两部分。一方面，聚合物种类繁多，具有良好的柔韧性和加工性能以及较低的成本，而功能体主要包括陶瓷与导体两类，具有高强度和出色的热性能兼具较高的介电常数。通过合适的加工工艺使得功能体和聚合物基体相复合，可制备高介电常数的聚合物基复合材料。

1.2 二元聚合物复合材料

1.2.1 陶瓷/聚合物复合材料

陶瓷颗粒通常作为功能体加入到聚合物基体中，制备具有二元结构的Hi k-PMC。

Xiong等[8]通过原位聚合的方法制备了具有高介电常数的CaCu3Ti4O12 (CCTO)/PI （聚酰亚胺）复合材料。在100Hz下，当功能体的体积分数为16vol%时，介电常数达到171，介电损耗为0.45。实验的结果和渗流理论相吻合，高的介电常数归因于较大的界面面积和游离的电荷载体被阻隔，导致CCTO纳米颗粒与PI基体之间增强的Maxwell-Wagner-Sillars界面极化效应。

Makled等[9]采用双棍炼胶和热压成型的方法制备了钡铁氧体BaFe12O19 (BF)/天然橡胶（NR）复合材料。探讨了频率、温度以及填充量对于复合材料介电常数、介电损耗的影响。发现复合材料的介电常数和介电损耗均随频率的升高而下降，当BF