本文關(guān)鍵詞：高介電常數(shù)聚偏氟乙烯基復(fù)合材料的制備及性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著電子設(shè)備向微型化和多功能化的發(fā)展,印刷電路板上大量的無源器件阻礙了其微型化的實(shí)現(xiàn),嵌入式無源器件則是解決該問題的最有效途徑,然而由于材料和加工工藝的限制,嵌入式技術(shù)在電子封裝領(lǐng)域并未實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。因此,研發(fā)一種新型材料同時(shí)滿足電學(xué)性能和制造工藝的要求是十分有必要的,聚合物基復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生。本論文選取不同顆粒尺寸的巨介電常數(shù)Ba(Fe0.5Nb0.5)O3作為陶瓷填料,金屬Ni粉作為導(dǎo)電填料,聚偏氟乙烯(PVDF)作為聚合物基體,旨在研發(fā)一種具有高介電常數(shù)和低介電損耗的新型聚合物基復(fù)合材料,并揭示復(fù)合材料介電常數(shù)的非線性增強(qiáng)機(jī)制。本論文的主要研究內(nèi)容如下：采用傳統(tǒng)固相法制備了微米級(jí)Ba(Fe0.5Nb0.5)O3粉體(μ-BFN),并系統(tǒng)研究μ-BFN/PVDF復(fù)合材料的介電性能,結(jié)果表明,隨著μ-BFN體積分?jǐn)?shù)的增加,μ-BFN/PVDF復(fù)合材料的介電常數(shù)和介電損耗都有所提高；在100 Hz下,60 vol.% μ-BFN/PVDF復(fù)合材料的介電常數(shù)達(dá)到57,是PVDF的介電常數(shù)的六倍左右,介電損耗僅為0.23；在PVDF基體中引入μ-BFN填料,可以明顯提高PVDF基復(fù)合材料的介電常數(shù),同時(shí)維持較低的介電損耗；以μ-BFN粉體作為功能相填料為制備高介電常數(shù)PVDF基復(fù)合材料提供了新思路。用草酸鹽共沉淀法制備了納米級(jí)Ba(Fe0.5Nb0.5)O3粉體(n-BFN),并系統(tǒng)研究n-BFN/PVDF復(fù)合材料的介電性能,結(jié)果表明,n-BFN/PVDF復(fù)合材料的相對(duì)介電常數(shù)、介電損耗和電導(dǎo)率都隨n-BFN體積分?jǐn)?shù)的增大而增大,60 vol.% n-BFN/PVDF復(fù)合材料的介電常數(shù)為PVDF的9倍多,其值高達(dá)93,表明通過引入n-BFN填料粒子,PVDF基復(fù)合材料的相對(duì)介電常數(shù)值得到顯著提高；利用Yamada模型深入分析了n-BFN/PVDF復(fù)合材料介電增強(qiáng)現(xiàn)象,表明填料的幾何因素對(duì)復(fù)合材料的介電性能有較大影響。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn),當(dāng)填料BFN的體積分?jǐn)?shù)相同時(shí),n-BFN/PVDF復(fù)合材料比μ-BFN/PVDF復(fù)合材料表現(xiàn)出更高的介電常數(shù),損耗并沒有顯著變化。介電常數(shù)的提高來源于n-BFN/PVDF復(fù)合材料中較大的界面面積所引起的界面極化,而較低的介電損耗歸因于絕緣PVDF的阻隔效應(yīng)；降低填料尺寸可作為改善高介電陶瓷粉體／聚合物復(fù)合材料介電性能的一種有效途徑。根據(jù)滲流理論,當(dāng)Ni粉的添加量為25 vol.%時(shí),Ni/PVDF復(fù)合材料發(fā)生滲流現(xiàn)象,其介電常數(shù)高達(dá)301,然而其介電損耗也高達(dá)5.2。為了降低Ni/PVDF復(fù)合材料介電損耗,通過引入n-BFN作為第三相,制備了n-BFN/Ni/PVDF三相復(fù)合材料。50 vol.% n-BFN/25 vol.% Ni/PVDF復(fù)合材料表現(xiàn)出最佳的介電性能,其介電常數(shù)高達(dá)475,而介電損耗僅為0.61。通過對(duì)比Ni/PVDF兩相復(fù)合材料和n-BFN/Ni/PVDF三相復(fù)合材料,三相復(fù)合材料綜合了導(dǎo)體/聚合物復(fù)合材料的高介電常數(shù)和陶瓷/聚合物復(fù)合材料的低介電損耗,表現(xiàn)出更加優(yōu)異的介電性能,n-BFN的引入不僅進(jìn)一步提高了Ni/PVDF復(fù)合材料的介電常數(shù),而且大大降低了Ni/PVDF復(fù)合材料的介電損耗。
【關(guān)鍵詞】：聚合物基復(fù)合材料 Ba(Fe_(0.5)Nb_(0.5))O_3 聚偏氟乙烯 界面效應(yīng) 介電性能
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB332
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-24
• 1.1 聚合物基復(fù)合材料的應(yīng)用10-12
• 1.1.1 生物工程領(lǐng)域10-11
• 1.1.2 電氣工程領(lǐng)域11
• 1.1.3 微電子領(lǐng)域11-12
• 1.2 聚合物基介電復(fù)合材料的研究進(jìn)展12-15
• 1.2.1 陶瓷/聚合物復(fù)合材料12-13
• 1.2.2 導(dǎo)體/聚合物復(fù)合材料13
• 1.2.3 高介電常數(shù)PVDF基復(fù)合材料13-15
• 1.3 復(fù)合材料介電增強(qiáng)的理論模型15-19
• 1.3.1 Lichtenecker對(duì)數(shù)模型15-16
• 1.3.2 Maxwell-Garnett模型16-17
• 1.3.3 Bruggeman有效介質(zhì)模型17
• 1.3.4 C-M-D-J理論17-18
• 1.3.5 滲流理論18-19
• 1.4 基體和填料的選擇19-23
• 1.4.1 聚偏氟乙烯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)20-21
• 1.4.2 Ba(Fe_(0.5)Nb_(0.5))O_3的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)21-23
• 1.5 課題的研究目的與研究內(nèi)容23-24
• 2 實(shí)驗(yàn)方法24-27
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備24-25
• 2.3 實(shí)驗(yàn)工藝流程25-26
• 2.3.1 傳統(tǒng)固相法制備微米級(jí)Ba(Fe_(0.5)Nb_(0.5))O_3粉體25
• 2.3.2 草酸鹽共沉淀法制備納米級(jí)Ba(Fe_(0.5)Nb_(0.5))O_3粉體25
• 2.3.3 機(jī)械共混法制備聚偏氟乙烯基復(fù)合材料25-26
• 2.4 表征與性能測(cè)試26-27
• 3 BFN/PVDF復(fù)合材料的性能研究27-49
• 3.1 μ-BFN/PVDF復(fù)合材料的性能研究27-32
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)27-28
• 3.1.2 結(jié)果與討論28-32
• 3.1.3 本節(jié)小結(jié)32
• 3.2 n-BFN/PVDF復(fù)合材料的性能研究32-43
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)33
• 3.2.2 結(jié)果與討論33-42
• 3.2.3 本節(jié)小結(jié)42-43
• 3.3 填料顆粒尺寸對(duì)BFN/PVDF復(fù)合材料的性能影響43-48
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)43
• 3.3.2 結(jié)果與討論43-48
• 3.3.3 本節(jié)小結(jié)48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 4 n-BFN/Ni/PVDF三相復(fù)合材料的性能研究49-60
• 4.1 Ni/PVDF復(fù)合材料的性能研究49-54
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)50
• 4.1.2 結(jié)果與討論50-53
• 4.1.3 本節(jié)小結(jié)53-54
• 4.2 n-BFN/Ni/PVDF復(fù)合材料的性能研究54-59
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)54
• 4.2.2 結(jié)果與討論54-58
• 4.2.3 本節(jié)小結(jié)58-59
• 4.3 本章小結(jié)59-60
• 5 結(jié)論與展望60-62
• 5.1 結(jié)論60-61
• 5.2 展望61-62
• 致謝62-63
• 參考文獻(xiàn)63-69
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄69-70

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