聚合物基纳米复合材料介电性能的提高及机理研究

发布时间：2023-04-29 17:00

　　介电聚合物薄膜以其优异的性能在能量存储、电卡制冷、热释电等领域具有很大前景。受限于其介电常数较低的缺点,传统上改善纯聚合物介电响应的方法是复合一些高介电常数的无机纳米陶瓷材料,但是这通常也带来了一些负面影响,比如击穿电场的明显下降或者是介电损耗的大幅提升。近年来,一些研究利用聚合物-纳米颗粒界面的特殊性,发现少量低介电常数的纳米颗粒也可以提高聚合物的介电响应,同时避免了其他性能的明显下降。关于界面是如何影响复合材料的介电性能,纳米复合材料介电响应提高的机理还有待进一步探究。基于以上问题和分析,本文将从不同的聚合物纳米颗粒复合体系研究其介电性能的提高规律及机理。第一章主要介绍了介电材料及介电性能指标,聚合物基纳米颗粒复合材料的制备方法和应用,界面在介电复合材料中的重要作用。第二章主要研究了界面对P(VDF-TrFE-CFE)(聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯)基纳米颗粒复合薄膜介电响应的影响机理。所选取的高介电常数BaTiO3(钛酸钡)和低介电常数SiO2(二氧化硅)纳米颗粒,在低体积分数下均显著提高了 P(VDF-TrFE-CFE)的介电常数和极化强度,介电响应的提高受界面的影响较大,与...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 介电材料
        1.1.1 介电性能指标
        1.1.2 PVDF基聚合物概述
        1.1.3 PEI聚合物概述
    1.2 聚合物基纳米复合介电材料
        1.2.1 聚合物基纳米复合介电材料的种类
        1.2.2 聚合物基纳米颗粒复合介电薄膜的制备与应用
    1.3 纳米颗粒与聚合物的界面研究
        1.3.1 界面改性
        1.3.2 界面理论模型
        1.3.3 界面效应解释机理
    1.4 自由体积效应解释机理
    1.5 本论文的研究工作
第二章 P(VDF-TrFE-CFE)/纳米颗粒复合材料介电性能的提高与机理分析
    2.1 引言
    2.2 样品的制备与测试
        2.2.1 样品的制备
        2.2.2 样品的测试
    2.3 结构分析
        2.3.1 微观结构与形貌分析
        2.3.2 DSC分析
        2.3.3 晶相分析
    2.4 介电分析
        2.4.1 低场介电响应分析
        2.4.2 高场击穿和极化响应分析
    2.5 界面效应
        2.5.1 界面结合力对介电响应影响分析
        2.5.2 界面模型的提出与分析
    2.6 总结
第三章 PEI/Al₂O₃纳米复合材料介电性能的提高与机理分析
    3.1 引言
    3.2 样品的制备与测试
        3.2.1 样品的制备
        3.2.2 样品的测试
    3.3 工艺条件的选择
    3.4 结构分析
        3.4.1 SEM分析
        3.4.2 红外分析
    3.5 低场介电响应分析
        3.5.1 介电温度谱
        3.5.2 介电频率谱
    3.6 结晶情况分析
        3.6.1 DSC分析
        3.6.2 XRD分析
    3.7 高场介电响应分析
        3.7.1 电滞回线分析
        3.7.2 击穿电场分析
    3.8 机理分析
    3.9 总结
第四章 热处理工艺对纳米复合材料介电常数提高的研究
    4.1 引言
    4.2 样品的制备与测试
        4.2.1 样品的制备
        4.2.2 样品的测试
    4.3 热处理温度的影响
    4.4 降温速率的影响
    4.5 总结
第五章 总结与展望
    5.1 研究总结
    5.2 工作展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：3805374