反鐵電陶瓷-聚苯乙烯復合材料介電可調(diào)性能的研究.pdf

1、陶瓷/聚合物復合材料由陶瓷和聚合物構(gòu)成，具有介電常數(shù)大、損耗低、柔性等優(yōu)點，是目前研究的熱點。在當前的研究工作中，大部分是關于其壓電、熱釋電、磁電等特性的研究。鐵電陶瓷由于其損耗和介電常數(shù)較大，使得其作為陶瓷/聚合物復合材料的基材不太符合理論模型，而且其介電常數(shù)在外部電場的作用下變化較小，限制了其在電場調(diào)制器件中的應用。反鐵電陶瓷具有較低的介電常數(shù)和損耗，在電場、溫度和壓力等于外界作用誘導下，可以產(chǎn)生反鐵電-鐵電相變、晶格體積的突變，引

2、起介電常數(shù)的較大變化。但是國內(nèi)外關于反鐵電陶瓷/聚合物復合材料在電場作用下介電可調(diào)的研究較少。本文從反鐵電陶瓷的含量選擇、有機-無機界面的修飾、導電相的添加等三個方面對反鐵電陶瓷/聚合物復合材料進行了系統(tǒng)的研究，為其在將來用于電場調(diào)制器件奠定了基礎。
　　在陶瓷含量選擇上，本文選取了鋯錫鈦酸鉛鋇鑭（PBLZST）和聚苯乙烯（PS）作為制備復合材料的兩種基材，研究了PBLZST的含量對PBLZST/PS介電性能、微觀結(jié)構(gòu)的影響。PB

3、LZST/PS復合材料的介電常數(shù)、損耗、可調(diào)率會隨著陶瓷含量的增多相應提高。其中當PBLZST體積分數(shù)為20％時，PBLZST/PS復合材料的相對介電常數(shù)、損耗正切值、可調(diào)率最低，分別為10、0.009、0.1%，且兩相之間的界面不是十分清晰。當PBLZST體積分數(shù)為80%時，PBLZST/PS復合材料的相對介電常數(shù)、損耗正切值、可調(diào)率最高，分別為51、0.055、4%，且樣品中出現(xiàn)了大量的空洞和缺陷。
　　針對陶瓷與聚合物的界面

4、效應，本文通過添加硅烷偶聯(lián)劑（KH550），研究了其含量對PBLZST/PS的介電性能、微觀結(jié)構(gòu)的影響。與沒有添加KH550的樣品相比較，添加后的介電常數(shù)有所增加，損耗有所減少，可調(diào)率也有所增大。其中當用10 wt%的KH550處理PBLZST時，PBLZST/PS復合材料的相對介電常數(shù)達到87，損耗角正切值達到0.007，可調(diào)率達到7%。適量的KH550可以有效改善有機相和無機相的界面效應，從而提高了PBLZST/PS復合材料的介電常

5、數(shù)，降低損耗，還會在聚合物表面形成一層單分子絕緣層，從而增大陶瓷相的局部電場，提高PBLZST/PS復合材料的介電可調(diào)率。
　　最后在PBLZST/PS復合材料的介電可調(diào)率較低的問題上，本文研究了碳納米粉（C）、碳納米管（CNT）、石墨烯片（GNS）三種導電相對樣品介電性能的影響。當C粉含量在1wt%，外加電場在100 V/mm時，其最大可調(diào)率是48%。當CNT含量在0.4 wt%，外加電場在100 V/mm時，其最大可調(diào)率是40