納米BaTiO3表面修飾對(duì)PVDF復(fù)合材料介電性能影響.pdf

1、隨著電子工業(yè)，特別是高儲(chǔ)能密度材料領(lǐng)域的快速發(fā)展，對(duì)柔性高電介質(zhì)材料的綜合性能提出了更高的要求，使得無(wú)機(jī)/聚合物基復(fù)合材料的研究受到廣泛關(guān)注。無(wú)機(jī)粒子的高摻雜濃度一般能夠顯著提高復(fù)合材料的相對(duì)介電常數(shù)，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致無(wú)機(jī)粒子的團(tuán)聚、材料介電損耗的增加、柔性下降和擊穿性能降低等一系列問(wèn)題，不利于無(wú)機(jī)/聚合物基復(fù)合材料的實(shí)際應(yīng)用。以鈦酸鋇/聚偏二氟乙烯(BaTiO3/PVDF)復(fù)合材料為研究對(duì)象，通過(guò)BaTiO3無(wú)機(jī)納米粒子的表面修飾，研究了

2、BaTiO3無(wú)機(jī)納米粒子表面金屬Cu沉積、包覆對(duì)復(fù)合材料的分散、介電、損耗和儲(chǔ)能性能的影響規(guī)律。
　　本文將導(dǎo)電金屬與BaTiO3無(wú)機(jī)納米粒子的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，利用金屬Cu對(duì)BaTiO3納米顆粒進(jìn)行表面修飾。論文采用化學(xué)還原的方法，實(shí)現(xiàn)了納米Cu在BaTiO3表面的沉積生長(zhǎng)，并通過(guò)對(duì)納米Cu生長(zhǎng)參數(shù)的控制，分別制備了Cu納米顆粒修飾(Cu-BaTiO3)與Cu納米層包覆修飾(Cu@BaTiO3)的兩種納米微球。并以BaTiO3、Cu-

3、BaTiO3和Cu@BaTiO3納米顆粒作為填料，對(duì)熱塑性高分子PVDF基體進(jìn)行了摻雜改性，開展了復(fù)合材料的介電及儲(chǔ)能性能研究。研究發(fā)現(xiàn)，納米Cu對(duì)BaTiO3表面修飾能夠顯著提高材料的相對(duì)介電常數(shù)，且Cu的修飾方式對(duì)復(fù)合材料的介電性能有顯著影響。復(fù)合材料的相對(duì)介電常數(shù)隨著摻雜濃度的提高而增加，當(dāng)摻雜體積分?jǐn)?shù)20 vol％時(shí)，100Hz下Cu-BaTiO3/PVDF與Cu@BaTiO3/PVDF復(fù)合薄膜的相對(duì)介電常數(shù)分別為101.3和1

4、04.2，分別是純PVDF介電常數(shù)(εr=8.4)的12.0和12.5倍，介電損耗分別為0.09和0.14。Cu-BaTiO3與Cu@BaTiO3相比，既能實(shí)現(xiàn)Cu納米粒子的分散進(jìn)而提高復(fù)合材料的相對(duì)介電常數(shù)，又能阻礙導(dǎo)電通道的形成，抑制電導(dǎo)與介電損耗的快速增加。另外，高濃度無(wú)機(jī)納米粒子的摻雜會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料力學(xué)柔性與擊穿電場(chǎng)的降低，BaTiO3表面修飾Cu納米粒子在較低摻雜濃度下就可實(shí)現(xiàn)較高的相對(duì)介電常數(shù)，保持材料良好的柔性與較高的擊穿