改性納米銀-陶瓷-PVDF復合材料及介電性能的研究.pdf

1、隨著納米復合材料深入的研究，高介電聚合物基復合材料的填料粉體已經(jīng)從細顆粒轉向了納米尺寸范圍，同時常規(guī)陶瓷/聚合物復合材料相對低的介電性能限制了其在電氣、通訊、電子信息領域中的應用。根據(jù)滲流理論，納米導電添加劑的加入能提高復合材料的介電性能，將納米金屬、陶瓷和聚合物復合，同時對無機填料表面進行改性，則有望得到介電性能更加優(yōu)異的三相復合材料。本文在陶瓷/聚合物兩相復合材料的基礎上，向復合材料中加入納米銀金屬顆粒，并對無機相進行改性，通過改性

2、改善復合材料的界面連接，得到改性納米銀/改性陶瓷/聚合物三相復合材料。
　　本研究主要內容包括：⑴采用液相還原法，在原溶液中用半胱氨酸對納米銀進行表面改性，得到改性納米銀。PVDF作為基體，改性納米銀為填充劑，通過熔融共混制備了系列改性Ag/PVDF復合材料，并對復合材料的結構進行表征，分析了復合材料的介電性能，同時比較了未改性納米Ag/PVDF和改性納米Ag/PVDF兩個復合材料的介電性能和結構特點。實驗結果表明：通過電性能測試

3、發(fā)現(xiàn)，改性復合材料的介電常數(shù)隨著Ag含量的增加而增大，同時其介電損耗也不斷的增大。相比較未改性納米 Ag，相同體積下改性納米Ag復合材料的介電常數(shù)有較大的提高，在未改性納米Ag/PVDF復合材料中Ag的含量為18％時，復合材料的介電常數(shù)為57.5，而改性復合材料中Ag的含量為24％時，復合材料還沒有出現(xiàn)滲流現(xiàn)象，介電常數(shù)為194。⑵通過溶液共混法，制備了半胱氨酸修飾的納米銀螯合改性BT陶瓷，BT表面結合了一層螯合層，同時巰基修飾的納米銀

4、顆粒也附著在其表面，這樣半胱氨酸修飾的納米銀包覆的BT形成了整個體系的功能相。通過熱壓，制備了改性Ag/BT/PVDF三相復合材料，研究了改性納米銀的體積分數(shù)對復合材料介電性能的影響，并分析了界面改性對復合材料介電性能的影響。實驗結果表明：當 BT:PVDF=7:3這一系列復合材料中改性納米銀的體積分數(shù)為20％時，復合材料的介電常數(shù)達到了1355，介電損耗相應的也增大到0.32，此時復合材料接近滲流閾值。當BT:PVDF=6:4這一系列

5、復合材料中改性納米銀含量20％時，復合材料的介電常數(shù)為870，介電損耗為0.177。三相復合材料中陶瓷和納米銀的相對含量對體系介電性能有著重要的影響，特別是界面極化現(xiàn)象和滲流閾值現(xiàn)象。⑶在半胱氨酸改性納米銀的原溶液中，加入酒石酸螯合改性 BT陶瓷，溶液共混制備了改性Ag/改性BT/PVDF復合材料。對三相改性復合材料進行測試，實驗結果表明：當體系中納米銀的含量一定時，復合材料的介電常數(shù)隨著改性BT陶瓷含量的增加而增大，當BT與PVDF有

6、著固定比例的時候，復合材料的介電常數(shù)隨著納米銀含量的增加而大幅度增大，當改性 BT:PVDF=7:3這一系列復合材料中納米銀的含量為25％時，復合材料的介電常數(shù)為857，介電損耗為0.14；當改性 BT:PVDF=6:4這一系列復合材料中納米銀的含量為25％時，復合材料的介電常數(shù)為327，介電損耗為0.1，而此時復合材料的介電性能優(yōu)異且穩(wěn)定，這使得復合材料更加具有實際應用價值。體系中 PVDF為40％時，復合材料的介電常數(shù)隨著納米銀的遞