高介電常數(shù)低介電損耗聚偏氟乙烯—碳納米管/氰酸酯復合材料的研究
發(fā)布時間：2021-01-15 19:42
具有高介電常數(shù)的導體/聚合物基復合材料在尖端領(lǐng)域中的巨大應用,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（e CNT）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-e CNT/CE）,其中一層為PVDF絕緣薄膜,另一層為e CNT/CE二元復合材料。研究了不同厚度及含量（f）下的PVDF-e CNT/CE復合材料的導電性和介電性能。研究表明,e CNT/CE復合材料的滲流閾值（fc）為1.6wt%;當f<fc時,具有相同f的PVDF-e CNT/CE與e CNT/CE復合材料具有相近的導電性和介電性能,即復合材料對宏觀結(jié)構(gòu)不敏感;當f>fc時,PVDF膜對PVDF-e CNT/CE復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;而介電損耗保持在較低的水平。如f=1.7 wt%時,PVDF膜厚為5μm的PVDF-e CNT1.7/CE復合...
【文章來源】：蘇州大學江蘇省
【文章頁數(shù)】：90 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
多面體低聚倍半硅氧烷包覆MWCNT反應流程圖
高介電常數(shù)低介電損耗聚偏氟乙烯-碳納米管/氰酸酯復合材料的研究 第一章制備了 MWCNT/EP 復合材料。實驗表明對于同含量的 MWCNTs，具有四層澆注結(jié)構(gòu)體的（MWCNT0.5/EP）4在 1Hz 時的介電常數(shù)為 465，而介電損耗僅為 0.7，是傳統(tǒng) MWCNT0.5/EP 二元復合材料的 4 倍和 2.1×10-2；當澆注層數(shù)超過 4 層時，復合材料的介電常數(shù)會下降。這是因為一方面，當功能體含量為 0.5wt%時，雖然MWCNT0.5/CE 復合材料內(nèi)部的載流子相連形成導電網(wǎng)絡(luò)，但是層與層之間的斷層導致導電網(wǎng)絡(luò)被阻礙，因此在層間正負電荷聚積形成空間電荷極化，從而提高了復合材料的介電常數(shù)。另一方面，由 Maxwell-Wagner-Sillars 極化方程可知，不同層數(shù)的復合材料中的基體樹脂和功能體的介電常數(shù)和電導率相差很大，對 MWS 界面極化有不利影響，內(nèi)部的載流子和極化電荷的遷移和極化行為與傳統(tǒng)的二元復合材料差別很大，會導致澆注層數(shù)增多，層與層之間的相容性下降，從而降低復合材料的介電常數(shù)。
高介電常數(shù)低介電損耗聚偏氟乙烯-碳納米管/氰酸酯復合材料的研究 第二章在 70℃水浴中磁力攪拌 1h，使其充分混合至澄清透明的無色液體，冷卻至室溫后用體積比為 3:2 的 DMF 和丙酮稀釋成濃度為 30mg/mL、50mg/mL、75mg/mL、100mg/mL、150mg/mL 和 300mg/mL 的溶液，將 eCNT/CE 復合材料固定在旋轉(zhuǎn)涂膜機上，以 2000r/min 的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn) 2min，使溶液能夠均勻涂膜在復合材料表面；在 20℃下熱處理 12h 后，得到 PVDFd-eCNTq/CE 復合材料，其中 d 代表 PVDF 膜的厚度（單位為μm），q 代表復合材料中 eCNT 的質(zhì)量分數(shù)。2.2.5 結(jié)構(gòu)表征與性能測試2.2.5.1 SEM采用日本日立 S-4700 的 SEM 觀察放大倍數(shù)下復合材料的斷裂面形態(tài)。其中，樣品在測試前需在 60℃干燥燈下干燥 1h。2.2.5.2 XRD
【參考文獻】：
期刊論文
[1]A phase-field model for simulating various spherulite morphologies of semi-crystalline polymers[J]. 王曉東,歐陽潔,蘇進,周文. Chinese Physics B. 2013(10)
[2]濕化學法制備β-PVDF/NiZn鐵氧體復合膜的微結(jié)構(gòu)和介電性能[J]. 陳倩,杜丕一,金璐,翁文劍,韓高榮. 稀有金屬材料與工程. 2008(S2)
[3]聚偏氟乙烯壓電薄膜的制備及結(jié)構(gòu)[J]. 傅萬里,杜丕一,翁文劍,韓高榮. 材料研究學報. 2005(03)
[4]聚偏氟乙烯各種晶型的形貌特征及其球晶在拉伸過程中的變化[J]. 吳嘉真,周嘯,阮竹. 高分子材料科學與工程. 1988(05)
本文編號：2979403
【文章來源】：蘇州大學江蘇省
【文章頁數(shù)】：90 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
多面體低聚倍半硅氧烷包覆MWCNT反應流程圖
高介電常數(shù)低介電損耗聚偏氟乙烯-碳納米管/氰酸酯復合材料的研究 第一章制備了 MWCNT/EP 復合材料。實驗表明對于同含量的 MWCNTs，具有四層澆注結(jié)構(gòu)體的（MWCNT0.5/EP）4在 1Hz 時的介電常數(shù)為 465，而介電損耗僅為 0.7，是傳統(tǒng) MWCNT0.5/EP 二元復合材料的 4 倍和 2.1×10-2；當澆注層數(shù)超過 4 層時，復合材料的介電常數(shù)會下降。這是因為一方面，當功能體含量為 0.5wt%時，雖然MWCNT0.5/CE 復合材料內(nèi)部的載流子相連形成導電網(wǎng)絡(luò)，但是層與層之間的斷層導致導電網(wǎng)絡(luò)被阻礙，因此在層間正負電荷聚積形成空間電荷極化，從而提高了復合材料的介電常數(shù)。另一方面，由 Maxwell-Wagner-Sillars 極化方程可知，不同層數(shù)的復合材料中的基體樹脂和功能體的介電常數(shù)和電導率相差很大，對 MWS 界面極化有不利影響，內(nèi)部的載流子和極化電荷的遷移和極化行為與傳統(tǒng)的二元復合材料差別很大，會導致澆注層數(shù)增多，層與層之間的相容性下降，從而降低復合材料的介電常數(shù)。
高介電常數(shù)低介電損耗聚偏氟乙烯-碳納米管/氰酸酯復合材料的研究 第二章在 70℃水浴中磁力攪拌 1h，使其充分混合至澄清透明的無色液體，冷卻至室溫后用體積比為 3:2 的 DMF 和丙酮稀釋成濃度為 30mg/mL、50mg/mL、75mg/mL、100mg/mL、150mg/mL 和 300mg/mL 的溶液，將 eCNT/CE 復合材料固定在旋轉(zhuǎn)涂膜機上，以 2000r/min 的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn) 2min，使溶液能夠均勻涂膜在復合材料表面；在 20℃下熱處理 12h 后，得到 PVDFd-eCNTq/CE 復合材料，其中 d 代表 PVDF 膜的厚度（單位為μm），q 代表復合材料中 eCNT 的質(zhì)量分數(shù)。2.2.5 結(jié)構(gòu)表征與性能測試2.2.5.1 SEM采用日本日立 S-4700 的 SEM 觀察放大倍數(shù)下復合材料的斷裂面形態(tài)。其中，樣品在測試前需在 60℃干燥燈下干燥 1h。2.2.5.2 XRD
【參考文獻】：
期刊論文
[1]A phase-field model for simulating various spherulite morphologies of semi-crystalline polymers[J]. 王曉東,歐陽潔,蘇進,周文. Chinese Physics B. 2013(10)
[2]濕化學法制備β-PVDF/NiZn鐵氧體復合膜的微結(jié)構(gòu)和介電性能[J]. 陳倩,杜丕一,金璐,翁文劍,韓高榮. 稀有金屬材料與工程. 2008(S2)
[3]聚偏氟乙烯壓電薄膜的制備及結(jié)構(gòu)[J]. 傅萬里,杜丕一,翁文劍,韓高榮. 材料研究學報. 2005(03)
[4]聚偏氟乙烯各種晶型的形貌特征及其球晶在拉伸過程中的變化[J]. 吳嘉真,周嘯,阮竹. 高分子材料科學與工程. 1988(05)
本文編號：2979403
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