聚合物基復合材料能夠把無機填料和高分子材料的優(yōu)勢結合起來,比單相電介質材料在性能方面具有更顯著的優(yōu)勢,使其滿足在電氣和電子領域方面的應用需求。為了獲得高介電常數聚合物基復合材料,通常通過向聚合物中引入陶瓷粒子或導電粒子。但是研究結果表明,簡單地變換復合材料中的填料和聚合物基體的種類,是難以制備出介電性能優(yōu)異的聚合物基復合材料,甚至會帶來一些新的問題,例如:介電損耗增加、擊穿強度降低和機械性能惡化等。為了解決上述問題,本文通過設計不同結構和界面的KTa0.5Nb0.5O3(KTN)納米填料,研究這些填料對聚偏氟乙烯(PVDF)基納米復合材料的極化機理和電性能的影響,為制備性能優(yōu)異的高介聚合物基復合材料提供理論指導和實驗依據。首先,為了便于研究納米顆粒的結構和界面對聚合物基復合材料的介電性能和微觀結構的影響,本文通過正交試驗的極差分析和方差分析,考量水熱反應中四個主要影響因素(即反應溫度、KOH濃度、反應時間和溶液體積)的權重,以實現對KTN顆粒尺寸和形狀的可控。其次,通過控制填料的表面狀態(tài)和形狀,來實現對聚合物基復合材料介電性能的調控。水熱法制備的KTN納米顆粒(H-KTN)表面存在-O...

【文章頁數】：122 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 聚合物基復合材料的理論模型
        1.2.1 界面結構模型
        1.2.2 有效介電常數預測的理論模型
    1.3 高介電聚合物基復合材料的應用
    1.4 高介電聚合物基復合材料的研究進展
        1.4.1 陶瓷型填料
        1.4.2 導電型填料
        1.4.3 核殼型填料
    1.5 本論文的主要研究內容
第2章 KTN納米顆粒的制備及尺寸控制
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗原料及來源
        2.2.2 KTN納米顆粒的制備
        2.2.3 正交試驗的設計
    2.3 結果與討論
        2.3.1 KTN納米顆粒的表征
        2.3.2 極差分析
        2.3.3 方差分析
        2.3.4 KTN納米顆粒的生長機理
    2.4 本章小結
第3章 納米復合材料制備及KTN表面羥基化對材料介電性能的影響
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗原料及來源
        3.2.2 H-KTN納米顆粒和S-KTN納米顆粒的制備
        3.2.3 H-KTN/PVDF和S-KTN/PVDF兩種復合薄膜的制備
    3.3 結果與討論
        3.3.1 H-KTN納米顆粒和S-KTN納米顆粒的紅外分析
        3.3.2 H-KTN/PVDF和S-KTN/PVDF兩種復合薄膜的結構研究
        3.3.3 H-KTN/PVDF和S-KTN/PVDF兩種復合薄膜的介電性能
    3.4 本章小結
第4章 KTN納米顆粒的形狀對PVDF復合材料介電性能的影響
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗原料及來源
        4.2.2 NC-KTN/PVDF和NR-KTN/PVDF兩種復合薄膜的制備
    4.3 結果與討論
        4.3.1 NC-KTN/PVDF和NR-KTN/PVDF兩種復合薄膜結構表征
        4.3.2 KTN納米顆粒和PVDF基體間的相互作用能
        4.3.3 NC-KTN/PVDF和NR-KTN/PVDF兩種復合薄膜的介電性能
    4.4 本章小結
第5章 高介電低損耗核-殼結構的KTN@Ag/PVDF納米復合薄膜的制備及介電性能研究
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 實驗原料及來源
        5.2.2 KTN@Ag/PVDF納米復合薄膜的制備
    5.3 結果與討論
        5.3.1 KTN@Ag/PVDF納米復合薄膜的結構和形貌表征
        5.3.2 KTN@Ag/PVDF納米復合薄膜的介電性能研究
    5.4 本章小結
第6章 低介電損耗單核-雙殼結構的KTN@Ag@cPS/PVDF納米復合薄膜的制備與介電性能研究
    6.1 引言
    6.2 實驗部分
        6.2.1 實驗原料及來源
        6.2.2 KTN@Ag@cPS/PVDF納米復合薄膜的制備
    6.3 結果與討論
        6.3.1 KTN@Ag@cPS納米顆粒的紅外分析
        6.3.2 KTN@Ag@cPS納米顆粒的熱重分析
        6.3.3 KTN@Ag@cPS/PVDF納米復合薄膜的結構和形貌表征
        6.3.4 KTN@Ag@cPS/PVDF納米復合薄膜的介電性能研究
    6.4 本章小結
結論
參考文獻
附錄
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文及其他成果
致謝



本文編號：3737006