0-3型BT-PVDF复合材料的介电性能研究

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　　【摘要】采用一种简单的混合铸造工艺制备了以ME为基体、纳米BaTiO3为镇料的BaTiO3/PVDF（聚偏氟乙烯）复合材料薄膜，采用简单的溶液共混以及流延法制备BaTiO3/PVDF薄膜，并用扫描电镜观察了BaTiO3/PVDF复合材料的微观结构，讨论了样品的介电性能，并对BaTiO3/PVDF复合材料（薄膜尺寸：70mm×30mm×25μM，电极面积：600mm2）进行了研究。在薄膜电容器中，对电容器的电容、损耗、热稳定性和击穿电压等关键参数进行了测试。结果表明，BaTiO3/PVDF薄膜电容器在100℃以下具有良好的热稳定性和较高的击穿电压达到1.3kV，电容可达3.34nF，损耗小于0.03。在100℃以内保持优良电容性能。
　　【关键词】复合材料 BaTiO3-PVDF聚偏氟乙烯 介电性能 薄膜电容器 电容
　　1.引言
　　随着电子工业的发展，要求介电材料的介电常数持续增加，介电损耗逐步降低。电容器正朝着高储能、小型化、体积小，加工性能好和环境友好的方向发展。但电容器制备工艺复杂，易损，介电损耗大。PVDF具有良好的柔韧性、低介电损耗。为了获得高介电性能的介电材料，制备了陶瓷一聚合物复合材料，高含量的陶瓷可以提高复合材料的性能。但会使复合材料的介电常数降低，复合材料的柔韧性降低。在渗透阈值处，复合材料的介电常数可提高几个数量级，然而，介电损耗也相应地增加，因此，制备了具有高介电性能的聚合物基复合材料。这种材料具有非常重要的意义。
　　本研究的目的是提高复合材料的储能密度，即通过提高复合材料的介电常数和击穿场强，或者通过增加两者中任何一种来提高复合材料的储能密度。
　　2、材料制备流程
　　3、测试结果与讨论
　　3.1 电滞回线及储能密度计算
　　钦酸酯偶联剂在未热压的情况下储能密度最高，TW20次之。热压后大部分同种偶联剂的储能密度要优于未热压的薄膜，正常热压处理后的薄膜会减薄，会获得较高的击穿场强，因此储能密度提高。可能是热压温度过高使聚偏氟乙烯部分氧化变质使储能密度下降。
　　3.2 介电常数的测定
　　如图所示两种不同偶联剂的介电损耗总体上随着频率的增加不断减小直至趋于一个稳定的数值，中途有部分波动。
　　4、结论
　　（1）偶联剂的使用对微观形貌的影响较明显，使结构改观很大，BaTiO3对聚合物PVDF的亲和性明显增加，从部分模糊的SEM扫描电镜可以看出。
　　（2）薄膜厚度（d）对储能密度有决定性影响，厚度变低的薄膜会降低击穿场强，并间接增加储能密度，但是变性后的复合结构会降低储能密度。界面层作为第三相其厚度与结构对复合材料性能影響很大，对介电性能产生一定作用。
　　（3）tw60和TCA的Ti-O键键能增加比其它偶联剂要强。对BaTiO3的改性较为突出，在100摄氏度，10Mpa的条件下，让PVDF/BaTiO3两者结合更紧密，活性最好，比较实用，复合薄膜性能要明显优于未经过热压处理的同种偶联剂薄膜，
　　（4）颗粒分布热压后比未热压的更加均匀。改性后的击穿场强与纯BT/PVDF相比显著提高，介电常数和储能密度也显著提高。
　　参考文献：
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