聚偏氟乙烯PVDF/镍锌铁氧体NZFO复合厚膜的制备及电磁性能研究
发布时间：2021-03-03 10:40
陶瓷-高分子基多铁复合材料由于其良好的加工性能、优异的韧性和较低的介电损耗得到了人们的广泛关注。利用渗流效应可以大幅提高电介质的表观介电常数,但是添加相（导体相）的相互接近会引起介电损耗的增大,而作为添加相的铁磁相如果不相互接触又会由于退磁场的效果而使复合材料的磁性能比较差,因此,如何实现高介、低耗、高磁性能的共存也是一个急需解决的问题。针对以上问题,本文以聚偏氟乙烯PVDF/镍锌铁氧体NixZn1-xFe2O4（简称NZFO）复合材料作为研究对象。鉴于NZFO的电导率远远大于PVDF,同时也是一种具有良好软磁性能的亚铁磁体,故将其引入PVDF中,既能通过渗流效应大幅提升PVDF的表观介电常数,又可以使复合材料具备磁性能。同时,对铁氧体颗粒进行表面改性使其表面形成有机物包裹层还可以抑制铁氧体颗粒之间的自由电荷的迁移,阻止漏电流的产生从而使介电损耗仍然保持在较低的水平。本文的主要结论如下:（1）利用自蔓延方法制备了 一系列NxZ1-xFO（x=0.1,0.3,0.5,0.7,0.9）铁氧体颗粒,并证实所制得的铁氧体为尖晶石结构的软磁材料。同时发现,当镍盐和锌盐的原料比为1:1时,利用该方...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：124 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１铁电体的电滯回线??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ?ｌｏｏｐ??
ｐｏｔａｓｓｉｕｍ?ｔａｒｔｒａｔｅ?ｔｅｔｒａｈｙｄｒａｔｅ，?ＮａＫ?Ｃ４Ｈ４ＣＶ４Ｈ２Ｏ?），这种晶体后来被称为罗息盐。??１９２０年，Ｖａｌａｓｅｋ发现罗息盐在外电场Ｅ的作用下，表现出了特殊的非线性介电??行为，其极化强度Ｐ相对于电场的变化有一种滞后的现象，如图２．１所示。鉴于??其Ｐ?（Ｅ）关系曲线与铁磁体的Ｂ?（Ｈ）曲线非常相似，因而被称为电滞回线，这??种特性被称为铁电性，而具有铁电性的物质，即为铁电体。自第一次发现铁电体??以来，人们对铁电体的兴趣与日俱增，相继发现了钙钛矿相、钨青铜相、铌酸盐??等多种结构的铁电体，至今已经发现了一千多种铁电体。同时，关亍铁电体的理??论研究，即铁电物理学也在蓬勃发展，随着对铁电体的认识越来越深入，铁电体??在电工电子产业中的应用也越来越广泛。??Ｈ?Ｓｔ??（ａ）?ｏｘｙｇｅｎ?ｏｃｔａｈｅｄｒｏｎ?（ｂ）?ｕｎｉｔ－ｃｅｌｌ??图２．２钙钛矿相铁电体的结构（ａ）氧八面体结构（ｂ）晶胞结构??Ｆｉｇｕｒｅ?２．２?（ａ）?Ｏｘｙｇｅｎ?ｏｃｔａｈｅｄｒａｏｎ?ａｎｄ?（ｂ）?ｕｎｉｔ－ｃｅｌｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ?ｆｅｒｒｉｔｅ??铁电体的铁电性与其结构息息相关。铁电体通常可以分为铁电晶体、铁电液??晶和铁电聚合物几大类。其中，铁电晶体又可以分为含氧八面体铁电晶体和含氢??键铁电晶体。钙钛矿相铁电体是目前最重要，也是种类最多、应用最广的一类含??氧八面体铁电晶体
??的许多磁学特性，是磁性材料分类和选用的主要依据。图２．３展示了典型磁性材??料的磁化曲线和磁滞回线。磁化曲线是表示磁感应强度Ｂ、磁化强度Ｍ和磁场强??度Ｈ之间的非线性关系。随着磁场强度Ｈ的不断增大，磁感应强度和磁化强度均??随之而增加，并且磁化强度Ｍ最终趋向于一个定值Ｍｓ，即饱和磁化强度，此时??材料磁化已经趋于饱和。此后逐浙减小外磁场，材料的Ｍ和Ｂ也随之减少，但??并不沿着初始磁化曲线返回，而是出现了一定的磁滞现象。当外磁场减至０时，??材料中仍保留了一定大小的磁化强度或磁感应强度，称为剩余磁化强度或剩余磁??感应强度。此后沿着反方向继续增加磁场，则Ｍ或Ｂ继续减少。当Ｍ或Ｂ减至??０时，此时的磁场强度称为矫顽力，矫顽力是用来表征磁性材料在磁化以后保持??磁化状态的能力
【参考文献】：
期刊论文
[1]高导热绝缘聚乙烯复合材料[J]. 祁蓉,齐暑华,王兆福,邱华. 粘接. 2015(05)
[2]多铁性材料研究进展及发展方向[J]. 南策文. 中国科学:技术科学. 2015(04)
[3]多铁性十年回眸[J]. 刘俊明,南策文. 物理. 2014(02)
[4]添加Ni和Ag纳米颗粒对BaTiO3/PVDF复合材料击穿场强的影响[J]. 郑晖,刘晓林,窦晓亮,陈建峰. 复合材料学报. 2014(01)
[5]表面硅烷化纳米银粉导电胶性能研究(英文)[J]. 李先学,郑炳云,许丽梅,吴丹丹,刘宗林,张惠钗. 稀有金属材料与工程. 2012(01)
[6]锂离子电池用PVDF类隔膜的研究进展[J]. 盛晓颖,张学俊,刘婷. 化工新型材料. 2011(05)
[7]水热法合成镍锌铁氧体工艺研究[J]. 陈喜蓉,陈早明,胡德远,吴叔召. 广东化工. 2011(01)
[8]改性聚偏氟乙烯膜的生物相容性研究[J]. 田鵾鹏,向慧玲,李亚静,吕晓龙. 生物医学工程与临床. 2010(03)
[9]高性能Al/PVDF复合材料制备及介电性能[J]. 邓元,张艳景,宋袁曾. 稀有金属材料与工程. 2009(S2)
[10]PVDF树脂在太阳能电池模组背板上的应用[J]. 吴君毅. 有机氟工业. 2009(04)
博士论文
[1]原位成型BTO-NZFO纳米晶复相多铁薄膜的形成及性能研究[D]. 唐宇.浙江大学 2016
[2]氧化石墨烯改性PVDF微孔膜的制备及其在MBR中的性能研究[D]. 赵传起.大连理工大学 2015
硕士论文
[1]PET基导电复合材料制备及其性能的研究[D]. 蒋圆.天津工业大学 2017
[2]空间环境下PVDF/POSS纳米复合材料的损伤行为研究[D]. 赵连红.哈尔滨工业大学 2014
[3]基于有机压电材料的轮胎压力监测系统[D]. 赵博涛.吉林大学 2012
[4]多铁性材料的制备及性能表征[D]. 王敏.武汉理工大学 2011
[5]电活性生物骨修复复合材料（BT-HA）/PVDF的制备和性能研究[D]. 田春燕.北京化工大学 2009
[6]基于PVDF压力传感器的车座人体应力动态监测[D]. 莫小鸥.昆明理工大学 2008
[7]钛酸钡基多相复合高介电材料研究[D]. 黄集权.浙江大学 2006
[8]自蔓燃法NiZn铁氧体粉末，陶瓷和NiZn铁氧体/PVDF复合薄膜的研究[D]. 黄文艳.浙江大学 2005
本文编号：3061125
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：124 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１铁电体的电滯回线??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ?ｌｏｏｐ??
ｐｏｔａｓｓｉｕｍ?ｔａｒｔｒａｔｅ?ｔｅｔｒａｈｙｄｒａｔｅ，?ＮａＫ?Ｃ４Ｈ４ＣＶ４Ｈ２Ｏ?），这种晶体后来被称为罗息盐。??１９２０年，Ｖａｌａｓｅｋ发现罗息盐在外电场Ｅ的作用下，表现出了特殊的非线性介电??行为，其极化强度Ｐ相对于电场的变化有一种滞后的现象，如图２．１所示。鉴于??其Ｐ?（Ｅ）关系曲线与铁磁体的Ｂ?（Ｈ）曲线非常相似，因而被称为电滞回线，这??种特性被称为铁电性，而具有铁电性的物质，即为铁电体。自第一次发现铁电体??以来，人们对铁电体的兴趣与日俱增，相继发现了钙钛矿相、钨青铜相、铌酸盐??等多种结构的铁电体，至今已经发现了一千多种铁电体。同时，关亍铁电体的理??论研究，即铁电物理学也在蓬勃发展，随着对铁电体的认识越来越深入，铁电体??在电工电子产业中的应用也越来越广泛。??Ｈ?Ｓｔ??（ａ）?ｏｘｙｇｅｎ?ｏｃｔａｈｅｄｒｏｎ?（ｂ）?ｕｎｉｔ－ｃｅｌｌ??图２．２钙钛矿相铁电体的结构（ａ）氧八面体结构（ｂ）晶胞结构??Ｆｉｇｕｒｅ?２．２?（ａ）?Ｏｘｙｇｅｎ?ｏｃｔａｈｅｄｒａｏｎ?ａｎｄ?（ｂ）?ｕｎｉｔ－ｃｅｌｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ?ｆｅｒｒｉｔｅ??铁电体的铁电性与其结构息息相关。铁电体通常可以分为铁电晶体、铁电液??晶和铁电聚合物几大类。其中，铁电晶体又可以分为含氧八面体铁电晶体和含氢??键铁电晶体。钙钛矿相铁电体是目前最重要，也是种类最多、应用最广的一类含??氧八面体铁电晶体
??的许多磁学特性，是磁性材料分类和选用的主要依据。图２．３展示了典型磁性材??料的磁化曲线和磁滞回线。磁化曲线是表示磁感应强度Ｂ、磁化强度Ｍ和磁场强??度Ｈ之间的非线性关系。随着磁场强度Ｈ的不断增大，磁感应强度和磁化强度均??随之而增加，并且磁化强度Ｍ最终趋向于一个定值Ｍｓ，即饱和磁化强度，此时??材料磁化已经趋于饱和。此后逐浙减小外磁场，材料的Ｍ和Ｂ也随之减少，但??并不沿着初始磁化曲线返回，而是出现了一定的磁滞现象。当外磁场减至０时，??材料中仍保留了一定大小的磁化强度或磁感应强度，称为剩余磁化强度或剩余磁??感应强度。此后沿着反方向继续增加磁场，则Ｍ或Ｂ继续减少。当Ｍ或Ｂ减至??０时，此时的磁场强度称为矫顽力，矫顽力是用来表征磁性材料在磁化以后保持??磁化状态的能力
【参考文献】：
期刊论文
[1]高导热绝缘聚乙烯复合材料[J]. 祁蓉,齐暑华,王兆福,邱华. 粘接. 2015(05)
[2]多铁性材料研究进展及发展方向[J]. 南策文. 中国科学:技术科学. 2015(04)
[3]多铁性十年回眸[J]. 刘俊明,南策文. 物理. 2014(02)
[4]添加Ni和Ag纳米颗粒对BaTiO3/PVDF复合材料击穿场强的影响[J]. 郑晖,刘晓林,窦晓亮,陈建峰. 复合材料学报. 2014(01)
[5]表面硅烷化纳米银粉导电胶性能研究(英文)[J]. 李先学,郑炳云,许丽梅,吴丹丹,刘宗林,张惠钗. 稀有金属材料与工程. 2012(01)
[6]锂离子电池用PVDF类隔膜的研究进展[J]. 盛晓颖,张学俊,刘婷. 化工新型材料. 2011(05)
[7]水热法合成镍锌铁氧体工艺研究[J]. 陈喜蓉,陈早明,胡德远,吴叔召. 广东化工. 2011(01)
[8]改性聚偏氟乙烯膜的生物相容性研究[J]. 田鵾鹏,向慧玲,李亚静,吕晓龙. 生物医学工程与临床. 2010(03)
[9]高性能Al/PVDF复合材料制备及介电性能[J]. 邓元,张艳景,宋袁曾. 稀有金属材料与工程. 2009(S2)
[10]PVDF树脂在太阳能电池模组背板上的应用[J]. 吴君毅. 有机氟工业. 2009(04)
博士论文
[1]原位成型BTO-NZFO纳米晶复相多铁薄膜的形成及性能研究[D]. 唐宇.浙江大学 2016
[2]氧化石墨烯改性PVDF微孔膜的制备及其在MBR中的性能研究[D]. 赵传起.大连理工大学 2015
硕士论文
[1]PET基导电复合材料制备及其性能的研究[D]. 蒋圆.天津工业大学 2017
[2]空间环境下PVDF/POSS纳米复合材料的损伤行为研究[D]. 赵连红.哈尔滨工业大学 2014
[3]基于有机压电材料的轮胎压力监测系统[D]. 赵博涛.吉林大学 2012
[4]多铁性材料的制备及性能表征[D]. 王敏.武汉理工大学 2011
[5]电活性生物骨修复复合材料（BT-HA）/PVDF的制备和性能研究[D]. 田春燕.北京化工大学 2009
[6]基于PVDF压力传感器的车座人体应力动态监测[D]. 莫小鸥.昆明理工大学 2008
[7]钛酸钡基多相复合高介电材料研究[D]. 黄集权.浙江大学 2006
[8]自蔓燃法NiZn铁氧体粉末，陶瓷和NiZn铁氧体/PVDF复合薄膜的研究[D]. 黄文艳.浙江大学 2005
本文编号：3061125
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