1、隨著電力電子設備發(fā)展的日新月異,高儲能電容器向多功能,小型化的方向發(fā)展.高介電常數(shù)的柔性聚合物基電介質(zhì)復合材料在電子工業(yè)領域可能有廣泛的應用前景,它可以被用來制作具有任意形狀的多層片式電容器,因此提高電介質(zhì)材料的介電常數(shù)具有非常重要的意義. 根據(jù)滲流理論,對于導體/聚合物復合材料,當導體的體積分數(shù)逼近滲流閾值時,復合材料的介電常數(shù)將發(fā)生非線性變化且大幅提高.因此,滲流理論對于制備高介電常數(shù)聚合物基復合材料是十分有意義的.

2、 本文利用滲流理論,研究了以聚偏氟乙烯(PVDF)柔性聚合物與聚偏氟乙烯/鈦酸鋇為基體,成本低廉的乙炔黑粉末作為填料制備的復合厚膜的微結構和介電性能.以DMF為溶劑,采用浸漬提拉法制備了PVDF厚膜,PVDF/AB復合厚膜,PVDF/BT復合厚膜,PVDF/BT/AB復合厚膜,利用XRD和SEM等手段對材料的物相組成和微結構進行了分析,利用阻抗分析儀等儀器對材料的介電性能進行了研究. 研究結果表明,在較低溫度下(60℃),由于基

3、板的誘導作用,得到的PVDF厚膜呈β相結構,其介電常數(shù)比較高.熱處理時間對其晶相的形成,晶相的含量和介電性能均無影響.當乙炔黑的體積分數(shù)在f=1.3﹪附近,亦即處于滲流閾值附近時,PVDF/AB復合厚膜呈現(xiàn)顯著的滲流效應,材料的介電常數(shù)大幅度提高,介電常數(shù)達到56左右,是PVDF基體的7～8倍.在復合體系中,由于乙炔黑具有長條形鏈狀結構,比球形顆粒更易相互連接形成滲流通路,其滲流閾值明顯低于典型滲流閾值.此超低的滲流閾值,即極少的無機粒

4、子添加量即可保證復合厚膜良好的彈性和加工性能.此外,PVDF/AB復合厚膜的介電損耗在滲流閾值附近保持在0.15以下可能是由于復合體系中的非晶相的存在.在低頻下,PVDF/AB復合厚膜的介電常數(shù)并不隨著頻率的變化而變化,這表明了在復合體系中并不存在空間電荷極化效應. 研究結果還表明,當鈦酸鋇體積分數(shù)等于30﹪,PVDF/BaTiO<,3>(BT)復合厚膜介電常數(shù)最大.當BaTiO<,3>體積分數(shù)小于30﹪,復合材料的介電常數(shù)隨B

5、aTiO<,3>體積分數(shù)的變化趨勢與Maxwell-Garnett方程計算出的理論值相符;而當BaTiO<,3>體積分數(shù)大于30﹪時,復合材料的介電常數(shù)隨BaTiO<,3>體積分數(shù)增加而下降,與Bruggemant方程計算理論值不相符.這是因為隨著BT的含量的增加,PVDF不能很好結晶,復合厚膜的微觀結構也出現(xiàn)較大孔洞,材料徹底失去彈性.在滲流閾值(f<,AB>=3.3﹪)附近,PVDF/BT(f<,BT>=30﹪)/AB復合厚膜的介電