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高介电常数的聚合物基纳米复合电介质材料 (1)

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第2 6卷第 l 5期 2 0 0 6年 8月

V o 1 . 2 6 No . 1 5 Au g . 2 0 0 6 02 0 0 6 Ch i n . S o c . f o r El e c . En g

Pr oc e e di n gs o f t h e CS EE

文章编号:0 2 5 8— 8 0 1 3 ( 2 0 0 6 ) 1 5— 0 1 0 0— 0 5

中图分类号:T M2 1

文献标识码:A

学科分类号:4 7 0 4 0

高介电常数的聚合物基纳米复合电介质材料 党智敏,王海燕,彭勃,雷清泉 2 ( 1 .北京市新型高分子材料制备与工艺重点实验室(北京化工大学),北京市朝阳区 1 0 0 0 2 9; 2 .哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,黑龙江省哈尔滨市 1 5 0 0 4 0 ) Po l y me r - ba s e d Na no c o m po s i t e Di e l e c t r i c Ma t e r i a l s Wi t h Hi g h Di e l e c t ic r Co n s t a nt

DA NG Z h i . mi n , WA N G H a i . y a n , P E N G B o ,L E I Q i n g . q u a n ( 1 . K e y L a b o r a t o r y o f B e i j i n g C i t y f o r P r e p a r a t i o n a n d ro P c e s s i n g o f No v e l P o l y me r Ma t e i r a l s ( B e i j i n g U n i v e r s i t y o f C h e mi c l a T e c h n o l o g y ), C h a o y ng a D i s t r i c t, B e i j i n g 1 0 0 0 2 9, C h i n a; 2 . E l e c t r i c l& E a l ct e r o ic n E n g i n e e i r n g C o t r e g e, H rb a i n U iv n e r s i t y o f S c i e n c e nd a T ch e no l o g y, Ha r b i n 1 5 0 0 4 0, H e i l o n g j i ng a P r o v i n c e, C in h a ) ABS TRACT: Hi g h d i e l e c t r i c c o n s t nt a p o l y me r - b a s e d d i e l e— c

t r i c ma t e ia r l s re a v e r y i mp o r t a n t i n e l e c t r i c a l e n g i n e e i r n g a n d mi c r o— e l e c ro t ni c s iel f ds .I n hi t s s t u dy,h ig h d i e l e c t ic r c on s t a nt p ol y me r - b a s e d na n c ompos o i t e s c o ns i s t i n g of p ol yv i n y l i de n e

B T的体积比,在 B T I司样的体积含量时,微米,纳米 B T的

共混物对复合材料介电性能的提高有明显协同效应。利用该 效应可以制备介电常数高的聚合物基电介质材料。

关键词:纳米复合材料;吸附作用;介电性能;聚偏氟乙烯; 协同效应

l f u o r i d e ( P VDF)a nd f e r r o e l e c t r i c Ba T i O3 ( B T) p o wd e r we r e f a b ic r a t e d by u s i n g s pe c i l p a r c e o s s e s . Ef fe c t o f pr e pa ra t i on

p r ce o s s, BT c o n c e n r t a t i o n nd a he t v o l u me r a t i o ( ic m r o n/ n no a m— e t e r )o f BT o n he t d i e l e c t r i c p r o er p ty o f he t c o mp os i t e s we r e s t ud i e d. The h om o g e no us BT/ P VD F n n o a co mp o s i t e s a re p r e p re a d vi a a s ro t ng a bs o r pt i o n a c t i o n ha pp e ne d be t we e n he t n n o a s i z e d BT n d a PVD F pa r t i c l e s i n f r e e— wa t er e t h a no l s ol v e nt

0 引言 随着信息、电子和电力工业的快速发展,以低成本生产具有高介电常数和低介电损耗的聚合物 基复合材料成为行业关注的热点。在同样的体积情

nd a s u b s e q u e n t l y a h o t

— p r e s s p r ce o s s .A s y n e r g i s t i c e f f e c t f o r i n c r e a s i n g he t d i e l e c ri t c c o n s t nt a i s d i s c o v e r e d wh e n t h e BT o wd p e r s wi h t ic m r o n a n d n no a me t e r re a i f l l e d i n t o t h e P VDE T h e r e s u l t s h o ws t h a t he t h i g h d i e l e c r t i c c o n s t a n t p o l y me r - b a s e d c o mp os i t e s ma y b e p r o d u c e d b y me ns a o f t h e e f f e c t . KEY W ORDS:n a n co o mp o s i t e;a b s o pt r i o n a c t i o n;d i e l e c t r i c p r op er ty; o l p y vi nyl i de n e luo f id r e; s y ne r gi s t i c e fe c t

况下,为了获得重量轻和高储能密度的大功率电容器,则必须采用以密度小、介电常数高的电介质材料作为电荷储存的薄膜,按照有机薄膜电容器的制 备工艺生产大电容值的电力电容器。因此,研究具有高介电常数的聚合物基复合材料具有十分重要的学术意义和实用价值。

对于高储能密度电容器而言,评价其储存能量的潜力可由下式给出: :

摘要:高介电常数的聚合物基电介质材料无论是在电力工程,还是在微电子行业都具有十分重要的作用。研究中主要以聚偏氟乙烯( P VD F )为基体,以纳米和微米尺度的高介电常数的铁电陶瓷钛酸钡 ( B T )的前驱体粉末为功能添加组分, 采用特殊的工艺制备了高介电常数的聚合物基纳米功能电介质复合材料。研究了制备工艺、添加物含量、以及微米/ 纳米 B T的体积比等因素对复合电介质材料介电性能的影 响。发现在无水乙醇中,通过纳米 B T与 P V DF颗粒之问强

! c u 2

( 1 ) ( 2 )

C=e A/ t

对于形状给定的电容器,电容 c与电容器的介电常数£成正比,所以在相同的工作电压下,形状

一定的电容器储存的电能由所使用介质材料的介电常数决定。同时,电容器的散热能力也是一个 重要的性能指标。当电容器达到热平衡时有: P=2 n f CU t a n 6 ( 3 )

烈的吸附作用以及热模压工艺,可以制备高度分散性的 B T/ P VD F纳米复合材料。同时通过合理的组合微米/纳米 基金项目:北京市自然科学基金项目( 2 0 6 3 0 3 1 );教育部博士点基金 项I ̄ ( 2 0 0 5 0 0 1 0 0 1 0 )。

在电压 U、频率,以及电容 C相同时,电容器

的发热性决定于介质损耗 t a n 所以要求电容器材

高介电常数的聚合物基纳米复合电介质材料 (1)

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