高介电常数氰酸酯树脂基复合材料的研究

第一章文献综述 (1)

1.1 前言 (1)

1.2 高介电常数纳米碳导体/聚合物复合材料 (2)

1.2.1 高介电常数石墨烯/聚合物复合材料 (2)

1.2.2 其他高介电常数纳米碳导体/聚合物复合材料 (10)

1.3 高介电常数离子电导/聚合物复合材料 (12)

1.3.1 离子液体与聚离子液体 (12)

1.3.2 高介电常数离子液体/聚合物复合材料 (14)

1.4 课题的提出及研究内容 (14)

第二章高介电常数PIL-TrGO/CE复合材料的研究 (17)

2.1 前言 (17)

2.2实验部分 (18)

2.2.1 原材料 (18)

2.2.2 环氧基功能化离子液体e-VimiBF4的制备 (18)

2.2.3 还原石墨烯（TrGO）的制备 (19)

2.2.4 聚离子液体/石墨烯（PIL-TrGO）杂化体的制备 (20)

2.2.5 TrGO/CE复合材料的制备 (20)

2.2.6 PIL-TrGO/CE复合材料的制备 (20)

2.2.7 PIL/TrGO/CE复合材料的制备 (20)

2.2.8 结构表征及性能测试 (21)

2.3 结果与讨论 (23)

2.3.1 e-VimiBF4的合成与表征 (23)

2.3.2 PIL-TrGO杂化材料的合成与表征 (24)

2.3.3 TrGO/CE与PIL-TrGO/CE复合材料的结构 (31)

2.3.4 TrGO/CE、PIL-TrGO/CE和PIL/TrGO/CE复合材料的介电性能 33

2.3.5 TrGO/CE和PIL-TrGO/CE复合材料的储能性能 (42)

2.4 本章小结 (44)

第三章高介电常数Li+/PIL/CE复合材料的研究 (46)

3.1 前言 (46)

3.2 实验部分 (46)

3.2.1 原材料 (46)

3.2.2 PIL的制备 (46)

3.2.2 PIL/CE复合材料的制备 (46)

3.2.3 Li+/PIL/CE复合材料的制备 (47)

3.2.5结构表征与性能测试 (48)

3.3结果与讨论 (48)

3.3.1 PIL/CE与Li+/PIL/CE复合材料的结构 (48)

3.2.2 PIL/CE与Li+/PIL/CE复合材料的介电性能 (50)

3.3本章小结 (54)

第四章结论 (56)

参考文献 (58)

硕士期间取得的科研成果 (74)

致谢 (75)

高介电常数氰酸酯树脂基复合材料的研究第一章

第一章文献综述

1.1 前言

迅速增长的能源需求与日渐短缺的天然能源供给之间的矛盾逼迫着我们不断改进能源利用效率，并寻找可持续和可再生新能源；因此，探索诸如燃料电池、电化学电容器、介电基电容器等新型节能环保且低成本的能源转化和储能系统则显得尤为重要[1]。相比于其他能量存储方式，介电基电容器以其迅速的能量充放速度而在新一代高性能电子电力系统中拥有巨大的潜力，如混合动力汽车、医疗器械、电子武器系统等。

以高聚物为基体并向其中加入异质材料制备高介电常数聚合物基复合材料（hi-k PCM）可以在保持高聚物优异机械性能的同时大幅提高其介电常数（k），具有很大的优势[2]。为了获得高介电常数的复合材料，研究者通常将两种不同类型的填料：高介电陶瓷和导体，加入到聚合物基体中去，并针对不同的复合材料，分别提出了不同的介电性能增强机理。

铁电体陶瓷材料因其独特的晶型结构中的离子位移和晶格畸变而往往具有较高的介电常数，如钛酸钡（BaTiO3，BT）[3-4]、钛酸锶钡（Ba0.70Sr0.30TiO3，BST）[5]等，在常温下可以达到102-103左右，新型的巨介电常数陶瓷钛酸铜钙（CCTO）[6-8]的介电常数在室温下甚至可以达到104，介电损耗却维持在较低的值。因此，高介电陶瓷材料在制备微电子设备方面有巨大的潜力而引起了极大的关注。基于高介电陶瓷如此优越的介电性能，越来越多的研究集中在如何将陶瓷的高介电性能和高聚物材料的低温成型性和机械性能综合在一起。研究发现，陶瓷与树脂基体的介电常数存在较大的差异，且随着陶瓷添加量的增加，形成的极化界面数大大增加，所得的陶瓷基hi-k PCM 材料具有可预测的介电常数、极低的介电损耗和良好的工艺成型性[9-12]。为了更好地理解导电性较低的填料如铁电体陶瓷或有机填料等在增强复合材料介电性能时的介