石墨烯复合陶瓷的负介电性能调控与机理研究
发布时间：2021-10-13 09:34
近年来,具有负介电常数的复合材料引起了广泛的研究关注,其可以通过在绝缘基体中引入导电功能相获得,且负介电性能对复合材料的组分和微观结构敏感,从而可以通过调整复合材料的相组成成分和微观结构对负介电常数的数值和频散特性进行有效调控和设计。独特新颖的负介电性能赋予了这类复合材料在无线通信、传感器、电磁屏蔽和吸波等领域的广泛应用价值。本文以氧化铝（Al2O3）和氮化铝（AlN）陶瓷为绝缘基体,以石墨烯（GR）和还原氧化石墨烯（RGO）为导电功能相,采用干法研磨和冷冻干燥法辅助制备复合粉体,采用放电等离子烧结制备了石墨烯/氧化铝（GR/Al2O3）复合陶瓷、石墨烯/氮化铝（GR/AlN）复合陶瓷以及还原氧化石墨烯/氧化铝（RGO/Al2O3）复合陶瓷,并获得了负介电常数。通过调节复合陶瓷中导电功能相的物相组成、微观形貌和分布状态等条件,实现对复合陶瓷的负介电常数的调控。采用场发射扫描电子显微镜、拉曼光谱仪和X射线衍射分析仪对复合陶瓷的微观形貌结构和物相组成进行了表征和分析,采用阿基米德排水法对复合陶瓷的气孔率和密度进行了测试和分析,采用激光导热系数测量仪对复合陶瓷的热导率进行了测试和分析,用E4...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－４银／氧化铝复合材料的介电常数实部（ａ－ｃ）和阻抗（ｄ）与频率的关系刮４９１??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅｓ?ｏｆ?ｐｅｒｍｉｔｔｉｖｉｔｙ（ａ－ｃ?
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试样的最终直径为ｌ〇ｍｍ，最终厚度约为２?ｍｍ。??２．３．３还原氣化石墨嫌／氣化铝复合陶瓷的制备??采用冷冻干燥法制备还原氧化石墨稀／氧化铝复合陶瓷的示意图如图２－２所??／Ｊ、〇??ｉ■先，称取一定质量的氧化石墨烯（Ｇｒａｐｈｅｎｅ?Ｏｘｉｄｅ，?ＧＯ）置于盛有去离子??水的烧杯中，超声分散均匀，得到浓度为７?ｍｇ／ｍｌ的ＧＯ分散液。然后，将一定??质量的氧化铝粉体加入到装有ＧＯ分散液的烧杯中，继续超声分散处理，待氧化??铝粉体与ＧＯ分散液充分混合，将盛有混合分散液的烧杯放入液氮中冷冻，直至??混合分散液变为固体，再将烧杯转移至冷冻干燥机，于零下５０?°Ｃ真空干燥并冷??冻７２小时，在此过程中，冰晶通过升华作用全部移除，即可得到氧化石墨烯和??氧化铝复合粉体材料。按照此工艺方法制备得到不同氧化石墨烯质量分数的氧化??石墨烯／氧化铝复合粉体，氧化石墨烯的质量分数分别为１．５８，?５．５０，?９．５０，?１１．５４，??１３．５０和丨５．３８ｗｔ％。最后称取一定质量的复合粉体
【参考文献】：
期刊论文
[1]拉曼光谱在石墨烯结构表征中的应用[J]. 吴娟霞,徐华,张锦. 化学学报. 2014(03)
[2]逾渗理论的研究及应用进展[J]. 刘生丽,冯辉霞,张建强,王毅. 应用化工. 2010(07)
[3]导电高分子复合材料逾渗阈值的预测[J]. 梁基照,杨铨铨. 华南理工大学学报(自然科学版). 2007(08)
[4]放电等离子烧结技术[J]. 白玲,葛昌纯,沈卫平. 粉末冶金技术. 2007(03)
[5]放电等离子烧结技术与新材料研究[J]. 张久兴,张忻,岳明,周美玲,左铁镛. 功能材料信息. 2004(03)
[6]左手性材料研究进展[J]. 马中团,鲁拥华,王沛,曹勇,潘必才,明海. 物理. 2004(07)
[7]微波异常传播中的负折射率问题[J]. 黄志洵. 物理. 2001(11)
[8]放电等离子烧结技术[J]. 高濂,宫本大树. 无机材料学报. 1997(02)
博士论文
[1]陶瓷基逾渗复合材料的弱负介电性能调控[D]. 程传兵.山东大学 2018
[2]异质复合材料的原位制备与双负性能[D]. 孙凯.山东大学 2017
[3]人工电磁超材料波导的物理特性及其在光子器件上的应用[D]. 何应然.浙江大学 2013
硕士论文
[1]石墨烯树脂负介电材料的制备及其机理研究[D]. 吴海坤.山东大学 2018
[2]高热导率AlN/Si3N4复合陶瓷材料制备技术及性能研究[D]. 张琳.山东大学 2014
本文编号：3434403
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－４银／氧化铝复合材料的介电常数实部（ａ－ｃ）和阻抗（ｄ）与频率的关系刮４９１??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅｓ?ｏｆ?ｐｅｒｍｉｔｔｉｖｉｔｙ（ａ－ｃ?
Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?（Ｈｚ）?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?（Ｈｚ）??图１－６聚苯胺／钇铁石榴石复合材料的介电常数实部与频率的关系图１５３１??Ｆｉｇｕｒｅ?１－６?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅｓ?ｏｆ?ｒｅａｌ?ｐｅｒｍｉｔｔｉｖｉｔｙ?ｆｏｒ?ＰＡＮＩ／ＹＩＧ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ１５＇１??１．３．３以碳材料为功能相的负介电复合材料??无定形碳、碳纤维、碳纳米管和石墨烯等不同维度的碳材料，由于自身具有??－系列优异的物理和化学特性，被越来越多地用于复合材料中以改善体系的整体??性能［％５８１。得益于高的电子迁移率、高热导率以及大比表面枳等特点［５９—６７１，将具??有不同纳米结构的碳材料引入相应基体材料中，可以获得负介电复合材料。??Ｃｈｅｎｇ等人［３３］以碳纳米管为功能相，采用热压工艺制备了多壁碳纳米管／氧化铝??（ＭＷＣＮＴｓ／ＡＩ２０３）负介电复合材料，ＭＷＣＮＴｓ／Ａｂ〇３复合材料的导电机理随??ＭＷＣＮＴｓ含量的增加而发生变化，出现了逾渗现象，当ＭＷＣＮＴｓ含量高于９ｗｔ％??时
试样的最终直径为ｌ〇ｍｍ，最终厚度约为２?ｍｍ。??２．３．３还原氣化石墨嫌／氣化铝复合陶瓷的制备??采用冷冻干燥法制备还原氧化石墨稀／氧化铝复合陶瓷的示意图如图２－２所??／Ｊ、〇??ｉ■先，称取一定质量的氧化石墨烯（Ｇｒａｐｈｅｎｅ?Ｏｘｉｄｅ，?ＧＯ）置于盛有去离子??水的烧杯中，超声分散均匀，得到浓度为７?ｍｇ／ｍｌ的ＧＯ分散液。然后，将一定??质量的氧化铝粉体加入到装有ＧＯ分散液的烧杯中，继续超声分散处理，待氧化??铝粉体与ＧＯ分散液充分混合，将盛有混合分散液的烧杯放入液氮中冷冻，直至??混合分散液变为固体，再将烧杯转移至冷冻干燥机，于零下５０?°Ｃ真空干燥并冷??冻７２小时，在此过程中，冰晶通过升华作用全部移除，即可得到氧化石墨烯和??氧化铝复合粉体材料。按照此工艺方法制备得到不同氧化石墨烯质量分数的氧化??石墨烯／氧化铝复合粉体，氧化石墨烯的质量分数分别为１．５８，?５．５０，?９．５０，?１１．５４，??１３．５０和丨５．３８ｗｔ％。最后称取一定质量的复合粉体
【参考文献】：
期刊论文
[1]拉曼光谱在石墨烯结构表征中的应用[J]. 吴娟霞,徐华,张锦. 化学学报. 2014(03)
[2]逾渗理论的研究及应用进展[J]. 刘生丽,冯辉霞,张建强,王毅. 应用化工. 2010(07)
[3]导电高分子复合材料逾渗阈值的预测[J]. 梁基照,杨铨铨. 华南理工大学学报(自然科学版). 2007(08)
[4]放电等离子烧结技术[J]. 白玲,葛昌纯,沈卫平. 粉末冶金技术. 2007(03)
[5]放电等离子烧结技术与新材料研究[J]. 张久兴,张忻,岳明,周美玲,左铁镛. 功能材料信息. 2004(03)
[6]左手性材料研究进展[J]. 马中团,鲁拥华,王沛,曹勇,潘必才,明海. 物理. 2004(07)
[7]微波异常传播中的负折射率问题[J]. 黄志洵. 物理. 2001(11)
[8]放电等离子烧结技术[J]. 高濂,宫本大树. 无机材料学报. 1997(02)
博士论文
[1]陶瓷基逾渗复合材料的弱负介电性能调控[D]. 程传兵.山东大学 2018
[2]异质复合材料的原位制备与双负性能[D]. 孙凯.山东大学 2017
[3]人工电磁超材料波导的物理特性及其在光子器件上的应用[D]. 何应然.浙江大学 2013
硕士论文
[1]石墨烯树脂负介电材料的制备及其机理研究[D]. 吴海坤.山东大学 2018
[2]高热导率AlN/Si3N4复合陶瓷材料制备技术及性能研究[D]. 张琳.山东大学 2014
本文编号：3434403
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