金属掺杂氧化锌/PVDF复合薄膜的制备与性能研究
发布时间：2021-08-13 05:50
近几十年来,随着电子工业的迅速发展,电子不断向小型化、多样化方向发展,对具有高介电常数、低介电损耗的新型电介质材料的需求不断扩大。高介电材料因其高储能性,已经被广泛应用于大功率高储能的电容器的载体材料以及电缆材料等领域。然而,单一的传统无机陶瓷材料或聚合物材料无法满足市场的需求。因而,研究的焦点集中到了由多种材料复合而成的复合材料上。本文以高介电聚偏氟乙烯（PVDF）聚合物为基体,以水热法制备的铁掺杂氧化锌（Fe-ZnO）,沉淀法制备的铝掺杂氧化锌（Al-ZnO）以及表面改性过的四针状氧化锌晶须（T-ZnOw）为增强体,制备一系列ZnO/PVDF复合薄膜,并对掺杂金属的氧化锌以及复合薄膜的微观结构、晶相转变等进行了测试,对氧化锌/PVDF复合薄膜的热稳定性能、介电性能等进行了测试并计算得到了复合材料的储能密度,探讨了不同氧化锌对复合薄膜微结构及性能的影响。实验结果表明:通过水热法制备的Fe-ZnO的形态为莲花状,其直径在10μm和30μm之间。XRD分析结果表明,Fe-ZnO粒子的晶体结构为六方晶纤锌矿结构,且随着Fe元素掺杂量的增加,ZnO粒子的结晶度逐渐下降。进一步分析表明,Fe-...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 PVDF材料概述
1.2.1 聚偏氟乙烯结构
1.2.2 聚偏氟乙烯的性能
1.2.3 PVDF的应用及研究现状
1.3 氧化锌简介
1.3.1 氧化锌的性能
1.3.2 金属掺杂氧化锌的研究现状
1.4 高介电电介质理论简介
1.4.1 高介电电介质理论
1.4.2 极化机理
1.5 课题来源及研究内容
1.5.1 课题来源
1.5.2 研究内容
第2章 实验部分
2.1 实验原料及设备
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验设备
2.2 金属掺杂氧化锌的制备
2.2.1 铁掺杂氧化锌的制备
2.2.2 铝掺杂氧化锌的制备
2.2.3 四针状氧化锌晶须的表面改性
2.3 PVDF复合材料的制备
2.4 性能表征和测试方法
2.4.1 扫描电子显微镜(SEM)测试
2.4.2 透射电子显微镜(TEM)测试
2.4.3 X射线衍射(XRD)测试
2.4.4 红外光谱(FT-IR)测试
2.4.5 热稳定性(TGA)性能测试
2.4.6 击穿场强性能测试
2.4.7 宽频介电谱测试
2.4.8 储能密度的计算
2.5 本章小结
第3章 Fe-ZnO/PVDF复合材料的结构与性能研究
3.1 铁掺杂氧化锌的微观结构分析
3.2 PVDF复合薄膜的微观结构分析
3.3 X射线衍射(XRD)分析
3.4 红外光谱(FT-IR)分析
3.5 热失重(TGA)分析
3.6 电性能分析
3.7 本章小结
第4章 Al-ZnO/PVDF复合材料的结构与性能研究
4.1 铝掺杂氧化锌微观结构分析
4.2 PVDF复合薄膜的微观结构分析
4.3 X射线衍射(XRD)分析
4.4 红外光谱(FT-IR)分析
4.5 热失重(TGA)分析
4.6 电性能分析
4.7 本章小结
第5章 T-ZnOw/PVDF复合材料的结构与性能研究
5.1 四针状氧化锌的微观结构分析
5.2 PVDF复合薄膜的微观结构分析
5.3 X射线衍射(XRD)分析
5.4 红外光谱(FT-IR)分析
5.5 热失重(TGA)分析
5.6 电性能分析
5.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]温度对Fe、Co掺杂ZnO纳米材料光学性质的影响[J]. 巴浩然,李春萍. 材料导报. 2015(S1)
[2]聚偏氟乙烯的晶体结构及应用[J]. 张军英,李新开,王清海,冀克俭,王树伦. 工程塑料应用. 2008(12)
[3]多壁碳纳米管填充聚偏氟乙烯复合薄膜的介电性能[J]. 李淑琴,王经文,王晔,王芳,肖军. 有机硅氟资讯. 2008(06)
[4]氧化锌基纳米发光材料的研究进展[J]. 胡文远,杨定明,刘勋. 材料导报. 2007(S1)
[5]聚偏氟乙烯树脂的生产、性能及用途[J]. 晓力. 有机氟工业. 2006(01)
[6]水合氧化铝的热处理及纳米氧化铝的颗粒特性[J]. 李冬云,杨辉,谢田甜,郭兴忠,连加松. 无机化学学报. 2006(01)
博士论文
[1]PVDF基介电复合膜的研究[D]. 匡锡文.北京化工大学 2013
[2]带状线法透波材料高温介电性能测试技术研究[D]. 周杨.电子科技大学 2011
[3]氧化锌基一维纳米复合材料制备及其性能研究[D]. 向群.上海大学 2008
硕士论文
[1]高介电聚合物基复合材料制备与研究[D]. 夏亚飞.华南理工大学 2015
[2]电介质材料的介电行为研究[D]. 原玉.电子科技大学 2015
[3]高介电聚合物薄膜制备及其介电性能研究[D]. 王偲宇.电子科技大学 2013
[4]新型氧化锌（ZnO）纳米结构的合成生长机理和光学性能研究[D]. 聂宇婷.苏州大学 2013
[5]聚偏氟乙烯复合材料介电性能研究[D]. 汪令生.燕山大学 2012
[6]石墨烯复合材料的制备及其介电性能与导热性能的研究[D]. 李密.上海交通大学 2013
本文编号：3339877
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 PVDF材料概述
1.2.1 聚偏氟乙烯结构
1.2.2 聚偏氟乙烯的性能
1.2.3 PVDF的应用及研究现状
1.3 氧化锌简介
1.3.1 氧化锌的性能
1.3.2 金属掺杂氧化锌的研究现状
1.4 高介电电介质理论简介
1.4.1 高介电电介质理论
1.4.2 极化机理
1.5 课题来源及研究内容
1.5.1 课题来源
1.5.2 研究内容
第2章 实验部分
2.1 实验原料及设备
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验设备
2.2 金属掺杂氧化锌的制备
2.2.1 铁掺杂氧化锌的制备
2.2.2 铝掺杂氧化锌的制备
2.2.3 四针状氧化锌晶须的表面改性
2.3 PVDF复合材料的制备
2.4 性能表征和测试方法
2.4.1 扫描电子显微镜(SEM)测试
2.4.2 透射电子显微镜(TEM)测试
2.4.3 X射线衍射(XRD)测试
2.4.4 红外光谱(FT-IR)测试
2.4.5 热稳定性(TGA)性能测试
2.4.6 击穿场强性能测试
2.4.7 宽频介电谱测试
2.4.8 储能密度的计算
2.5 本章小结
第3章 Fe-ZnO/PVDF复合材料的结构与性能研究
3.1 铁掺杂氧化锌的微观结构分析
3.2 PVDF复合薄膜的微观结构分析
3.3 X射线衍射(XRD)分析
3.4 红外光谱(FT-IR)分析
3.5 热失重(TGA)分析
3.6 电性能分析
3.7 本章小结
第4章 Al-ZnO/PVDF复合材料的结构与性能研究
4.1 铝掺杂氧化锌微观结构分析
4.2 PVDF复合薄膜的微观结构分析
4.3 X射线衍射(XRD)分析
4.4 红外光谱(FT-IR)分析
4.5 热失重(TGA)分析
4.6 电性能分析
4.7 本章小结
第5章 T-ZnOw/PVDF复合材料的结构与性能研究
5.1 四针状氧化锌的微观结构分析
5.2 PVDF复合薄膜的微观结构分析
5.3 X射线衍射(XRD)分析
5.4 红外光谱(FT-IR)分析
5.5 热失重(TGA)分析
5.6 电性能分析
5.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]温度对Fe、Co掺杂ZnO纳米材料光学性质的影响[J]. 巴浩然,李春萍. 材料导报. 2015(S1)
[2]聚偏氟乙烯的晶体结构及应用[J]. 张军英,李新开,王清海,冀克俭,王树伦. 工程塑料应用. 2008(12)
[3]多壁碳纳米管填充聚偏氟乙烯复合薄膜的介电性能[J]. 李淑琴,王经文,王晔,王芳,肖军. 有机硅氟资讯. 2008(06)
[4]氧化锌基纳米发光材料的研究进展[J]. 胡文远,杨定明,刘勋. 材料导报. 2007(S1)
[5]聚偏氟乙烯树脂的生产、性能及用途[J]. 晓力. 有机氟工业. 2006(01)
[6]水合氧化铝的热处理及纳米氧化铝的颗粒特性[J]. 李冬云,杨辉,谢田甜,郭兴忠,连加松. 无机化学学报. 2006(01)
博士论文
[1]PVDF基介电复合膜的研究[D]. 匡锡文.北京化工大学 2013
[2]带状线法透波材料高温介电性能测试技术研究[D]. 周杨.电子科技大学 2011
[3]氧化锌基一维纳米复合材料制备及其性能研究[D]. 向群.上海大学 2008
硕士论文
[1]高介电聚合物基复合材料制备与研究[D]. 夏亚飞.华南理工大学 2015
[2]电介质材料的介电行为研究[D]. 原玉.电子科技大学 2015
[3]高介电聚合物薄膜制备及其介电性能研究[D]. 王偲宇.电子科技大学 2013
[4]新型氧化锌（ZnO）纳米结构的合成生长机理和光学性能研究[D]. 聂宇婷.苏州大学 2013
[5]聚偏氟乙烯复合材料介电性能研究[D]. 汪令生.燕山大学 2012
[6]石墨烯复合材料的制备及其介电性能与导热性能的研究[D]. 李密.上海交通大学 2013
本文编号：3339877
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