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随着微电子技术的不断发展,电子器件逐步走向小型化、高速化和高储能化,要求电介质材料兼顾加工性能和介电性能。而单一高分子或无机材料无法兼顾介电性能和力学性能,因此制备陶瓷/聚合物复合材料是解决这一问题的有效途径。CaCu3Ti4O12(CCTO)陶瓷具有超高的介电常数(在室温下,频率为1 kHz时可高达10000)、电流电压非线性效应、良好的温度稳定性以及显著的介电可调性等独特性能,使其成为一种优良的陶瓷填料,而在聚合物中PVDF具有良好的力学性能和介电性能,因此许多研究者以CCTO为填料,PVDF为基体,研究CCTO/PVDF复合材料的介电性能,但结果并不理想。为了进一步提高CCTO/PVDF复合材料的介电性能,本研究采用离子掺杂对CCTO陶瓷进行掺杂改性,制备掺杂陶瓷颗粒/PVDF复合材料,期望可以提高CCTO/PVDF复合材料的介电性能,与此同时,复合材料在制备过程中,陶瓷颗粒的制备条件对复合材料介电性能的影响较大,但目前研究较少。因此本研究采用溶胶凝胶法,在不同的反应溶液Ti浓度、陈化时间、煅烧温度、煅烧时间和掺杂量下制备了 CaCu3-xMgxTi4O12(CCMTO)和 Ca1-3x/2LaxCu3-yMgyTi4O12(CLCMTO)陶瓷颗粒,然后利用球磨共混热压制备了CCMTO/PVDF和CLCMTO/PVDF复合材料,研究不同制备条件和掺杂量下复合材料的微观结构、介电性能和击穿场强。对不同制备条件下的复合材料进行介电频谱检测,以高介电低损耗为评价标准得出最佳制备条件为:CCMTO/PVDF及CLCMTO/PVDF两种复合材料的最佳制备条件一致,反应溶液Ti浓度为0.7 mol/L,陈化时间为6h,煅烧温度为700℃,煅烧时间为10h。由CCMTO陶瓷颗粒的XRD图可以观察到,不同掺杂含量下CCTO的特征峰均在说明陶瓷颗粒生成,当x=0.1时CCTO的特征峰强度最高。由SEM图可以观察到,随着掺杂含量的增加,陶瓷的晶粒先增大后减小,当x=0.1时晶粒尺寸最大。当填充量为50wt%时,复合材料出现团聚现象。由复合材料的介电频谱可以观察到,CCMTO/PVDF复合材料的介电常数和介电损耗均随填充量的增加而增大,介电常数随掺杂含量的增大先升高后降低,当x=0.1时介电常数出现最大值96(填充量为60 wt%,室温下100 Hz时),在相同填充量下是未掺杂的1.7倍,并且介电损耗与未掺杂的相比在高频范围内有所降低,所以Mg2+掺杂可以提高CCTO/PVDF复合材料的介电性能,另外CCMTO/PVDF复合材料的击穿场强随填料的增大而减小,当填充量为60 wt%时减小为17.66 kV.mm-1,在相同填充量下是未掺杂的1.06倍。由CLCMTO的XRD图可以观察到,不同掺杂含量下CCTO的主晶相均在,说明陶瓷颗粒生成。当x=y=0.05时CCTO的特征峰强度最高。由SEM图可以观察到,随掺杂含量的升高陶瓷颗粒的晶粒逐渐变小,当填充量为60 wt%时,复合材料出现团聚现象。由介电频谱可以观察到,CLCMTO/PVDF复合材料的介电常数和介电损耗均随填料的增加而增大,介电常数和介电损耗均随着掺杂含量的增加而减小。当x=y=0.05时复合材料的介电常出现最大值90(填充量为60 wt%,室温下100 Hz时),在相同填充量下是未掺杂的1.6倍,所以La3+、Mg2+双掺杂也可提高CCTO/PVDF复合材料的介电性能。与CCMTO/PVDF复合材料相似,CLCMTO/PVDF复合材料的的击穿场强与未掺杂的复合材料相比有所提高,当填充量为60 wt%时是未掺杂的1.04倍。