导电填料/聚吡咯超复合材料的负介电性能及调控
发布时间：2021-12-09 04:34
超复合材料是超材料领域的新兴研究分支,它摆脱了周期性单元结构的限制,可在随机性微观结构中实现负电磁参数,独特的物理性能和灵活的微观结构使得超复合材料在军事、通讯、能源等众多领域具有重要的研究价值和应用潜力。负介电常数是超复合材料的一个重要的本征参数,对负介电常数的精确调控是超复合材料领域的研究重点。等离振荡理论和介电共振理论常被用于解释负介电常数的产生,同时,负介电性能还与电逾渗现象密切相关,逾渗网络的构建为负介电性能的调控提供了一种快捷高效的技术手段。在众多类型的超复合材料中,高分子基超复合材料具有成本低廉、工艺简洁、性能易调等显著优势,因而受到广泛关注。目前,在超复合材料的发展过程中仍有一些问题未得到有效地解决,例如,较强的负介电常数不利于超复合材料的实际应用,但是对弱负介电的研究却鲜有报道,因此需要加强对弱负介电调控方法的探究;此外,过高的填料含量会对超复合材料的整体性能带来负面影响,如何在低填料含量的条件下实现负介电性是亟待解决的问题。针对上述两个问题,本论文设计了三种研究方案,分别选用不同种类的导电填料制备了超复合材料,通过对超复合材料微观结构的控制和优化实现对负介电性能的调...
【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】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?（ａ）双负参数在随机结构超材料中的实现ｆ１１］，??［１２】??
部（Ｉｍａｇｉｎａｒｙ?ｐｅｒｍｉｔｔｉｖｉｔｙ?），代表／材料产生损耗的能力。同时，介电常数又??是关于频率的函数，满足Ｋｒａｍｅｒｓ－Ｋｒｏｎｉｎｇ关系，介电实部和虚部可分別用如下??公式表示［１（）；１８］：??＾（ｕｊ）?＋?＾?ｆ〇＂?ｄ－３）??’Ｍ?＝?－令?ＪｉＴ?：发Ｓ?如?（１－４）??因此，介电常数的大小与交变电场的频率有着密切联系。??在电场力的作用下不同种类的微观带电粒子会发生不同程度的极化，而且在??不同的频率范围内极化机制也会有所不同［１（）］，如图１－３所示。对介电常数影响较??大的极化主要有四类：离子位移极化、偶极子极化、原子极化和电子极化［１９］。离??子位移极化在低频段起主导作用，在电场力的作用下离子发生位移，移动过程中??会引起晶格震动而产生能量损耗，同时离子又具有一定的质量，所以极化的过程??需要时间，而且过程不可逆。另外，有一部分正、负电荷会被电场力拉幵，??但静电力又使两者相互吸引而不分离，于是形成了具有正负极的偶极子。一方面，??偶极子会随着电场方向的变化而有序转动，另一方面，热运动会使偶极子趋于无??序化状态，受多种因素的影响，偶极极化需要更多的时间，这个过程也会消耗一??定的能量［１（＾９］。当电场频率不断升高，离子位移极化和偶极子极化会逐渐落后于??电场的变化频率，对介电常数的贡献会随之减弱［２Ｑ］，因此介电实部会表现出驰豫??现象。原子极化和电子极化分别是由原子振动和电子振动所引起，随着电场频率??的进一步增大，它们对介电常数的影响会逐渐显现。??Ｉｏｎｉｃ?Ｄｉｐｏｌａｒ?Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ??—?、?ｕ?ｈｖ／??Ｚ＇?Ｖｉｂｒａｔｉｏｎａｌ
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【参考文献】：
期刊论文
[1]导电高分子材料的研究进展[J]. 鹿畅. 当代化工研究. 2018(12)
[2]超材料技术及其应用展望[J]. 周济,李龙土. 中国工程科学. 2018(06)
[3]超材料的应用及制备技术研究进展[J]. 杜云峰,姜交来,廖俊生. 材料导报. 2016(09)
博士论文
[1]负介材料的异质复合构筑与性能调控[D]. 解培涛.山东大学 2019
[2]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
[3]异质复合材料的原位制备与双负性能[D]. 孙凯.山东大学 2017
[4]聚苯胺、聚吡咯及其复合物的红外辐射及微波性能研究[D]. 周亦康.北京交通大学 2017
[5]特定性能电磁超材料微结构及其功能器件优化设计[D]. 史鹏飞.大连理工大学 2017
[6]多孔金属陶瓷微结构调控及双负机理[D]. 史志成.山东大学 2013
[7]金属—电介质体系的双负性质及调控[D]. 张子栋.山东大学 2013
硕士论文
[1]电磁超材料及其在天线上的应用研究[D]. 封旭旭.电子科技大学 2019
[2]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
本文编号：3529928
【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】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?（ａ）双负参数在随机结构超材料中的实现ｆ１１］，??［１２】??
部（Ｉｍａｇｉｎａｒｙ?ｐｅｒｍｉｔｔｉｖｉｔｙ?），代表／材料产生损耗的能力。同时，介电常数又??是关于频率的函数，满足Ｋｒａｍｅｒｓ－Ｋｒｏｎｉｎｇ关系，介电实部和虚部可分別用如下??公式表示［１（）；１８］：??＾（ｕｊ）?＋?＾?ｆ〇＂?ｄ－３）??’Ｍ?＝?－令?ＪｉＴ?：发Ｓ?如?（１－４）??因此，介电常数的大小与交变电场的频率有着密切联系。??在电场力的作用下不同种类的微观带电粒子会发生不同程度的极化，而且在??不同的频率范围内极化机制也会有所不同［１（）］，如图１－３所示。对介电常数影响较??大的极化主要有四类：离子位移极化、偶极子极化、原子极化和电子极化［１９］。离??子位移极化在低频段起主导作用，在电场力的作用下离子发生位移，移动过程中??会引起晶格震动而产生能量损耗，同时离子又具有一定的质量，所以极化的过程??需要时间，而且过程不可逆。另外，有一部分正、负电荷会被电场力拉幵，??但静电力又使两者相互吸引而不分离，于是形成了具有正负极的偶极子。一方面，??偶极子会随着电场方向的变化而有序转动，另一方面，热运动会使偶极子趋于无??序化状态，受多种因素的影响，偶极极化需要更多的时间，这个过程也会消耗一??定的能量［１（＾９］。当电场频率不断升高，离子位移极化和偶极子极化会逐渐落后于??电场的变化频率，对介电常数的贡献会随之减弱［２Ｑ］，因此介电实部会表现出驰豫??现象。原子极化和电子极化分别是由原子振动和电子振动所引起，随着电场频率??的进一步增大，它们对介电常数的影响会逐渐显现。??Ｉｏｎｉｃ?Ｄｉｐｏｌａｒ?Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ??—?、?ｕ?ｈｖ／??Ｚ＇?Ｖｉｂｒａｔｉｏｎａｌ
?Ｍ?Ｋ?？－：：二：：：：?ｉ?。?Ｌ??ｆ?。＾?：?每??３００?—????一?巧撕?１〇?＾?２〇〇Ｍ?４００Ｍ?６００Ｍ?８００Ｍ?１Ｃ??Ｉ?ｒｃｑｕｃｎｖ?Ｎ?ｉｌｌ／ｉ??（ｂ）＾?；?Ｓ?＝?（ｄ）＾ＴＴＢ＾Ｓ?（０？Ｈ?：??—??ｙｆｆ?１（ｆ?２００?０Ｍ?４０００Ｍ?８０００Ｍ?８００?０Ｍ?１?ＯＧ?１Ｗ?２Ｍ?３Ｍ?４Ｍ?ＳＭ??！＝？ｑ＿ｃｖ?丨Ｈｚｌ?Ｆ＾Ｕ－Ｘ，＾）?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?（ＨＺ）??图１＿４不同材料中的介电共振现象。（ａ），（ｂ）铁电体Ｐｂａ８５Ｌａ〇．ｉ５Ｔｉ０３【２９】，??（ｃ）?ＣＮＴ／Ａ１２０３复合材料間．（ｄ）?ＹＩＧ／ＢａＴｉＯ；复合材料丨３丨１．??（ｅ）?Ｎｉ／ＢａＴｉＯ，复合材料丨叫．（ｆ）?ＳｒＴｉ０３／ＢａＴｉ０３复合材料州。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４．?Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｒｅｓｏｎａｎｃｅ?ｉｎ?（ａ），?（ｂ）?ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?Ｐｂｏ．ｓｓＬａｏ．ｉｓＴｉＯｊｌ２０！，??（ｃ）?ＣＮＴ／ＡｈＣｈ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ１３０】，（ｄ）?ＹＩＧ／ＢａＴｉＯ．ｉ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ１?川，??（ｅ）?Ｎｉ／．ＢａＴｉＣｈ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｌ？２），（ｆ）?ＳｒＴｉＣｈ／ＢａＴｉＣｈ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ＾－”］．??１．２．３逾渗效应与负介电常数??在材料宏观组成上，超复合材料主要分为基体材料与填料材料两部分，通常??情况下，基体为绝缘性材料，填料为导电性材料，所以两者的介电常数差异较大，??设基体与填料的介电常数分别为＆与＆而复合材料整体的介电常数为＆。若??填料材料在复合材
【参考文献】：
期刊论文
[1]导电高分子材料的研究进展[J]. 鹿畅. 当代化工研究. 2018(12)
[2]超材料技术及其应用展望[J]. 周济,李龙土. 中国工程科学. 2018(06)
[3]超材料的应用及制备技术研究进展[J]. 杜云峰,姜交来,廖俊生. 材料导报. 2016(09)
博士论文
[1]负介材料的异质复合构筑与性能调控[D]. 解培涛.山东大学 2019
[2]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
[3]异质复合材料的原位制备与双负性能[D]. 孙凯.山东大学 2017
[4]聚苯胺、聚吡咯及其复合物的红外辐射及微波性能研究[D]. 周亦康.北京交通大学 2017
[5]特定性能电磁超材料微结构及其功能器件优化设计[D]. 史鹏飞.大连理工大学 2017
[6]多孔金属陶瓷微结构调控及双负机理[D]. 史志成.山东大学 2013
[7]金属—电介质体系的双负性质及调控[D]. 张子栋.山东大学 2013
硕士论文
[1]电磁超材料及其在天线上的应用研究[D]. 封旭旭.电子科技大学 2019
[2]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
本文编号：3529928
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