石墨烯对Al 2 O 3 /聚酰亚胺薄膜力学及介电性的影响

发布时间：2021-02-14 20:21

　　为了提高聚酰亚胺（Polyimide,PI）薄膜的综合性能,使其能够在实际中进行应用。本研究通过两组对比试验研究氧化石墨烯和纳米Al₂O₃颗粒的添加对PI薄膜性能的影响。一组是在PI薄膜中添加质量分数分别为0%、0.5%、1%的纳米Al₂O₃颗粒,另一组是在质量分数为1%Al₂O₃/PI薄膜基础上添加质量分数分别0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1%的氧化石墨烯,然后分别对不同组分薄膜的热稳定性、拉伸强度、断口形貌、介电频谱、击穿场强等进行表征。研究结果表明:PI中纳米Al₂O₃颗粒含量的增加使薄膜在400℃以上时的热稳定性明显降低,氧化石墨烯的添加对于Al₂O₃/PI薄膜的热稳定性起到显著改善的效果;适量氧化石墨烯的添加有助于复合薄膜力学性能的提升;氧化石墨烯的添加使复合薄膜介电常数增大,但对薄膜的电导率影响较小。薄膜介电损耗正切值随氧化石墨烯含量的增大先减小后... 

【文章来源】：哈尔滨理工大学学报. 2020,25(01)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

Al2O3/PI和GO/Al2O3/PI复合薄膜的热重分析图

图2为Al2O3的质量分数分别为0%、0.5%、1%的Al2O3/PI复合薄膜断面SEM。由图可知,随着纳米Al2O3含量增加时,出现Al2O3团聚现象,但是其分散相对均匀。图3为在Al2O3质量分数恒为1%,分别添加0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1%的氧化石墨烯的断面SEM。图中氧化石墨烯是以片状出现,而且随着氧化石墨烯含量的增加,呈片状的石墨烯数量越来越多,而Al2O3的团聚现象减少,分散均匀。图3 不同含量的氧化石墨烯添加到Al2O3/PI复合薄膜的断面SEM

图5为氧化石墨烯对薄膜介电常数的影响。对于Al2O3/PI薄膜而言,随着纳米Al2O3质量分数的增加,PI薄膜的介电常数明显增加。吴广宁等[20]研究表明:PI 薄膜中纳米Al2O3的添加促使PI分子的末端官能团与Al2O3之间纳米复合电介质的界面的形成。由于该界面导致的界面极化,使得复合材料的介电常数增加。当薄膜中氧化石墨烯含量从0.2%增大至1%时,薄膜介电常数从4增大至7。当薄膜中氧化石墨烯含量介于0.2%～0.6%之间时,复合薄膜的介电常数低于Al2O3/PI薄膜;当薄膜中氧化石墨烯含量大于0.8%时,复合薄膜的介电常数高于Al2O3/PI薄膜。由于少量的氧化石墨烯添加可以对聚合物大分子起到缠结效果,限制其转向,从而降低薄膜的介电常数。然而,随着薄膜中氧化石墨烯含量的增加,聚合物分子与氧化石墨烯之间的界面比例相对增大,从而促进界面极化,使复合材料介电常数增大。图5 Al2O3/PI和GO/Al2O3/PI复合薄膜介电常数图

【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纳米管的表面处理对MWNTs/PI杂化薄膜拉伸性能的影响[J]. 张明艳,程同磊,高升,吴子剑.  哈尔滨理工大学学报. 2017(04)
[2]石墨烯/氧化锡复合透明导电薄膜的制备及性能[J]. 孙涛,张颜,郭建,王迪,郑威.  哈尔滨理工大学学报. 2017(01)
[3]方波脉冲下纳米氧化铝掺杂对聚酰亚胺介电性能的影响[J]. 吴广宁,刘洋,罗杨,古圳,高国强.  高电压技术. 2015(06)
[4]聚酰亚胺薄膜绝缘材料耐电晕机理研究[J]. 陈昊,范勇,杨瑞宵,王春平,马鑫.  电机与控制学报. 2013(05)
[5]低热膨胀聚酰亚胺研究进展[J]. 徐庆玉,范和平,王洛礼.  高分子材料科学与工程. 2002(06)



本文编号：3033800