阻抗渐变高介电钛酸钡/聚酰亚胺复合薄膜的设计与制备

人体皮肤与空气间在介电常数上有着失配性,可穿戴设备所用的材料需要与人体皮肤有良好的匹配性能,而单一的材料与结构已不能满足这种需求。利用原位聚合法合成了一系列钛酸钡(BaTiO_3)/聚酰亚胺(PI)混合溶液,通过逐层流延涂覆的方法设计制备了一种具有阻抗渐变性质的多层BaTiO_3/PI复合薄膜。结果表明:BaTiO_3纳米粒子可在复合薄膜中均匀分散,调节无机粒子的含量,能够有效地控制复合薄膜的介电常数在2.5~34.0之间变化;同时,BaTiO_3/PI复合薄膜对外加电场的频率具有不敏感性,也具有良好的力学性能,能够满足可穿戴设备对材料的要求。     

SiO_2表面包覆改性钛酸钡/聚酰亚胺复合薄膜的制备与性能

以聚酰亚胺(PI)为基体,将聚酰亚胺与钛酸钡(BaTiO3)纳米粒子进行复合,采用原位聚合法制备BaTiO3/PI复合薄膜。为提高BaTiO3纳米粒子的分散性和表面性能,采用SiO2对BaTiO3纳米粒子进行表面包覆改性,并制备改性BaTiO3/PI复合薄膜。采用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜等对制备得到的改性BaTiO3进行了表征,测试了复合薄膜的介电性能。结果发现,SiO2与BaTiO3粒子间仅是物理包覆,没有新物质形成。测试频率为103 Hz时,质量分数为5%的SiO2包覆改性使复合薄膜的介电常数增大到21.8,介电损耗为0.00521,击穿强度为76 MV/m,储能密度为0.56J/cm3。研究表明,采用SiO2对BaTiO3改性使得复合薄膜的介电性能有所提高。     

聚乙烯醇/纳米二氧化硅复合薄膜的制备及性能

采用改性纳米二氧化硅,利用熔融挤出法制备出聚乙烯醇/纳米二氧化硅复合薄膜,考察了纳米二氧化硅粉体对复合薄膜综合性能的影响。结果表明,改性纳米二氧化硅粉体在聚乙烯醇薄膜中分散均匀,纳米二氧化硅粉体的加入可使聚乙烯醇薄膜的熔融温度降低10℃左右,热分解温度提高30℃,断裂伸长率提高为原来的142%,耐水性提高为原来的2.4倍,且当纳米二氧化硅粉体的添加量在0.3%以上时,聚乙烯醇薄膜材料在200 nm~280 nm波长范围内的紫外线透过率均为零。     

核-双壳BT@TiO_(2)@PDA纳米粒子的制备及其复合薄膜的介电性能EI北大核心CSCD

为改善聚酰亚胺(PI)基复合薄膜界面相容性,达到提高其介电性能的目的,利用钛酸正丁酯的水解反应在钛酸钡纳米粒子(BT)表面包覆水合TiO_(2)。采用聚多巴胺(PDA)进一步包覆改性粒子,制备出具有核-双壳结构的钛酸钡纳米粒子(BT@TiO_(2)@PDA)。利用核-双壳结构形成双重梯度缓冲层,减小高介电钛酸钡纳米粒子和低介电聚合物之间由于介电常数差异造成的电场畸变。通过溶液流延法制备一系列含有不同质量分数的改性钛酸钡/聚酰亚胺复合薄膜(BT@TiO_(2)@PDA/PI)。结果表明:核-双壳结构可以改善钛酸钡纳米粒子在聚酰亚胺基体中的分散性及二者的界面相容性。当填料质量分数为40%时,BT@TiO_(2)@PDA/PI复合薄膜的介电常数κ提高到8.8(1 kHz),约为纯聚酰亚胺的2.7倍,为钛酸钡/聚酰亚胺复合薄膜(BT/PI)的1.4倍。介电-温度和介电-频率测试证实,BT@TiO_(2)@PDA/PI复合薄膜具有良好的温度和频率稳定性。在100 kHz的频率范围内,复合薄膜的介电损耗均小于0.010;当填料的质量分数低于40%时,温度从25℃增加到160℃,复合薄膜介电常数的降低数值均不超过0.6(1 kHz)。     

BST/PVDF复合薄膜的制备及其介电性能

以溶胶-凝胶法制备出钛酸锶钡(Ba0.65Sr0.35TiO3)粉体,并对粉体进行表面改性处理,然后将处理和未处理的粉体按不同的比例与聚偏氟乙烯(PVDF)进行复合,用甩胶法做成薄膜样品,对样品进行了介电性能的测试.实验结果表明:复合薄膜的介电常数实测值与理论值符合得较好,随着薄膜中BST粉体比例的增加,复合薄膜的介电常数和介电损耗增大;经表面改性后的BST粉体所制备的复合薄膜与未经改性所制备的薄膜相比,介电常数略有上升,而介电损耗显著下降.     

钛酸钡纤维粉复合陶瓷体系的介电性能研究

本文用水热法制备出长１０～５０ｕｍ的纤维钛酸钡,将钛酸 纤维与钛酸钡粉体复合,压片烧结,利用纤维的晶轴定向性和粉体的添隙效应制和轩新型功能材料,通过ＳＥＭ、ＨＰ４１９２Ａ等分析方法对材料的微结构和铁电、介电性能进行分析,结果表明,纤维与粉体发生固溶,介纤维的定向性仍然存在;纤维的加入有利于提高复合体系的介电常数。     

钛酸钡的制备研究进展

对钛酸钡粉末的制备方法进行了综合。传统的高温固相合成法已不能满足电子技术微型化和集成化发展对钛酸钡粉体提出的超细、高纯、单分散要求。从制备成本和操作过程来看，经过改进的共沉淀法、草酸盐法和水热法是制备高纯、亚微米级钛酸钡粉末的重要方法，在大规模生产中有较好的应用前景。在水热过程中，通过选择适当的钛源和水热条件，可以制备出高纯、单分散的亚微米级及纳米级钛酸钡粉体。低温直接合成法因其原料易得，过程简单，是一种在大规模生产上较有应用前景的制备纳米钛酸钡的方法。     

多元功能化碳纳米管改性聚酰亚胺复合薄膜的分散性及电性能研究

用混酸、Fenton试剂和硅烷偶联剂KH-550对多壁碳纳米管(MWNTs)进行功能化改性,通过原位聚合法制备一系列聚酰亚胺(PI)/MWNTs复合薄膜。对MWNTs功能化前后官能团变化及在PI基体中的分散情况和复合薄膜的电性能进行测试和表征。结果表明:MWNTs经多元功能化修饰后在PI基体中的分散性相比单一功能化MWNTs有了显著提高;单一功能化MWNTs的引入使复合薄膜的介电常数和介电损耗增加,介电强度降低;引入多元功能化MWNTs使复合薄膜的介电常数进一步提高,但介电损耗增加及介电强度下降的幅度减小了。     

改性钛酸钡/聚间苯二甲酰间苯二胺复合薄膜的制备与介电性能

通过在钛酸钡纳米颗粒表面羟基化处理后用十八烷基异氰酸酯进行化学接枝改性,然后将改性后的钛酸钡纳米粒子加入到聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)浆液中,采用刮涂法制得耐高温的高性能PMIA介电复合薄膜。通过红外研究了复合粒子表面官能团变化;通过热重研究复合薄膜和复合粒子的热稳定性;利用X射线光电子能谱分析材料的元素成分和相关的化学键种类,表明十八烷基异氰酸酯成功地接枝到纳米钛酸钡表面;通过扫描电镜研究了复合薄膜的断面形貌,表明经过改性后的纳米钛酸钡改善了其与PMIA基体的相容性;通过宽频介电阻抗谱仪研究不同条件下复合薄膜的介电性能变化。结果表明,当改性钛酸钡纳米粒子质量分数为15%时,复合薄膜的介电常数是纯PMIA膜的5.4倍,同时保持了较低的介电损耗;同时,当温度到达120℃时,复合薄膜依然保持了良好的介电性能,能满足高温环境的应用要求。     

纳米TiO2的原位包覆及分散性研究

采用水热合成法制备纳米TiO2粉体,以自制的1100分散剂对粉体进行原位包覆和后包覆,考察了分散剂用量、pH值对包覆体系分散性的影响,利用XRD和TEM进行结构表征和形貌观测,并采用分光光度法对纳米TiO2粉体水分散体系稳定性进行了检测,在此基础上制备了纳米TiO2／有机复合涂膜．研究表明：原位包覆制备的纳米TiO2中,锐铁矿相的质量分数为100％,分散较均匀,纳米TiO2粉体的平均粒径约为20nm;分散剂用量为8．0％、pH值为3和10时,其水溶液分散稳定性较高;后包覆制备的纳米TiO2粉体由锐钛矿相（73％）和金红石相（27％）构成,纳米TiO2粒子处于团聚状态,无明显颗粒形态;涂膜经自然光照射24h后,对大肠杆菌的杀灭率为99．8％;良好的分散工艺和有效的分散剂可充分发挥纳米TiO2的光催化功能．     

低热膨胀系数纳米碳化硅/聚酰亚胺复合薄膜的制备与性能

以原位分散聚合法制备出纳米碳化硅/聚酰亚胺(n-SiC/PI)复合薄膜, 采用SEM、热机械分析仪(TMA)、阻抗分析仪和热重分析(TG)研究了所制备薄膜的表面形貌、热膨胀、介电性能及热稳定性。结果表明: SiC粒子均匀分散在PI基体中, 复合薄膜的热膨胀系数(CTE)随着SiC含量的增加逐渐减小, SiC质量分数为15%时, CTE降低了11%, 且复合膜的热膨胀系数实验值比较接近于Kerner公式的计算值。复合膜的介电常数和介电损耗随着填料含量的变化而变化, 但始终维持在较低的范围内, 并在相当大的频率范围内保持稳定。      

纳米Mg(OH)2-ZnO/聚酰亚胺复合薄膜的介电和热性能

采用反向沉淀法制备了Mg（OH）₂-ZnO纳米粒子,通过原位聚合和热亚胺化的方法成功制备了不同纳米Mg（OH）₂-ZnO粒子质量分数的纳米Mg（OH）₂-ZnO/聚酰亚胺（PI）复合薄膜,通过SEM、热重分析、介电谱测试仪和击穿场强测试仪对薄膜的表面形貌、热稳定性、介电性能和击穿强度进行表征和测试。结果表明：Mg（OH）₂-ZnO纳米粒子均匀地分散在PI基体中,Mg（OH）₂-ZnO/PI热稳定性下降,介电常数、介电损耗和电导率增加,击穿场强随纳米粒子增加先增加后减小,在纳米粒子含量为2%时,达到最大值296 kV/mm。     

球磨共混制备优异抗原子氧性能的氧化石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜

通过简单的机械共混（球磨共混）和高温压制的方法,制备了一系列具有良好抗原子氧（AO）性能的氧化石墨烯/聚酰亚胺（GO/PI）复合薄膜。微量（0.5wt%） GO的引入可使GO/PI复合薄膜的抗AO性能提高17.9%。同时,含0.5wt% GO的GO/PI复合薄膜也表现出良好的热稳定性能和力学性能。热重分析表明,含0.5wt% GO的GO/PI复合薄膜在质量损失为5%时的温度（T_d5）为519.4℃,比纯PI薄膜高14.7℃;拉伸强度为111.9 MPa,杨氏模量为2.1 GPa,与纯PI薄膜相比,分别提高了4.3 MPa和0.1 GPa。与传统的原位聚合法相比,机械共混-高温压制的方式更易于操作和控制,使具有优异综合性能的GO/PI复合薄膜的大规模量产成为可能。     

表面改性纳米TiO2粒子杂化PI薄膜的制备与性能研究

采用硅烷偶联剂(γ-巯丙基三乙氧基硅烷)对纳米TiO2粒子进行表面处理,通过原位聚合和流延成膜法制备了不同TiO2含量的PI/TiO2杂化膜,研究了杂化膜的热性能、力学性能,并通过扫描电镜(SEM)和广角X衍射(WAXD)研究了杂化膜的微观形貌结构,同时也对杂化膜的接触角和介电常数(ε)进行了研究分析.结果表明,杂化膜较纯膜的热分解温度(T5％)降低,但平均热分解温度仍然高于520℃,且膜的尺寸稳定性得到了提高,即热膨胀系数( CTE)降低;表面形貌分析表明,1％～5％的表面改性纳米TiO2能较好地分散在PI膜里,杂化膜的介电常数(3.50左右)均高于纯膜的的介电常数(2.91),杂化膜的接触角随着TiO2含量的增加呈现先减少后增加的趋势.     

聚酰亚胺/纳米Al_2O_3三层复合薄膜的制备

将掺杂纳米Al2O3的聚酰胺酸与未掺杂聚酰胺酸在玻璃板上逐层涂膜,热亚胺化制备了3层聚酰亚胺/纳米Al2O3复合薄膜.采用扫描电镜(SEM)对该薄膜的微观形貌进行了表征,测试了薄膜的热稳定性、力学性能及电击穿场强.结果表明,复合薄膜的热性能及电击穿场强均高于掺杂薄膜及未掺杂膜,当热失重达到10%时,复合薄膜的热分解温度达到了629.1℃;与掺杂薄膜相比,复合薄膜的力学性能得到明显提高,拉伸强度和断裂伸长率分别为117.4 MPa和18.5%.     

Preparation and characterization of PI/PVDF composite films with excellent dielectric property

All-organic polyimide (PI)/poly(vinylidene fluoride) (PVDF) composite materials with high dielectric constant and low dielectric loss were fabricated via solution blending. The dielectric, mechanical, and thermal properties of the PI/PVDF composite films were studied. Results indicated that the dielectric properties of the composites were highly reinforced through the introduction of PVDF, and the composites exhibited excellent thermal stability. When the mass fraction of PVDF was adjusted to 30 wt%, the specimen demonstrated excellent thermal properties, superior mechanical properties, high dielectric constant (5.7, 1 kHz), and low dielectric loss (0.009, 1 kHz). Moreover, the dependence of the dielectric constant and dielectric loss on frequency was investigated. The composite presented stable dielectric constant and dielectric loss that were less than 0.04 within the testing frequency range of 100 Hz–10 MHz. This study demonstrated that the PI/PVDF composites were potential dielectric materials in the field of electronics.     

一步法制备聚氨酯/碳纳米管复合泡沫材料及其性能

采用球磨法将碳纳米管分散到聚醚三元醇中,以水为发泡剂,采用一步法原位聚合制备了聚氨酯(PU)/碳纳米管(CNTs)复合泡沫材料,研究了发泡剂水的添加量和碳纳米管的含量对复合材料密度和性能的影响.结果表明,随水添加量的增加,泡沫材料的密度、压缩模量、拉伸模量以及断裂伸长率呈下降的趋势;碳纳米管的加入大幅度提高了材料的压缩...     

Fluorographene/polyimide composite films: Mechanical,electrical, hydrophobic,thermal and low dielectric properties

Nowadays, dielectric materials with excellent mechanical and hydrophobic properties are desired for use in the integrated circuits (ICs). For this reason, low dielectric constant fluorographene/polyimide (FG/PI) composite films were prepared by a facile solution blending method, suggesting that the mechanical, electrical, hydrophobic and thermal properties were significantly enhanced in the presence of FG. With addition of 1 wt% FG, the tensile strength, Young’s modulus and elongation at break were dramatically increased by 139%, 33% and 18% respectively when compared with pure PI film. Furthermore, composite films exhibit superior hydrophobic and thermal stability performance. Especially, the FG/PI film with 0.5 wt% of FG possessing a low dielectric constant of 2.48 and a good electrical insulativity that is lower than 10⁻¹⁴ S m⁻¹. Therefore, by their excellent performance, FG/PI hybrid films represent suitable candidate solutions with applications in the microelectronics and aerospace industries.     

B_4C_P/PI聚酰亚胺复合薄膜耐高温及热中子辐照屏蔽性能研究

以耐高温型聚酰亚胺为基体,微米碳化硼(B_4C)为热中子吸收剂,采用粉体表面改性及超声湿混-热亚胺化成膜工艺成功制备了一系列B_4CP/PI聚酰亚胺复合薄膜,重点探讨了不同B_4C含量条件下复合薄膜的耐热性能和力学性能以及不同B_4C含量、不同复合薄膜厚度条件下复合材料的热中子屏蔽性能。研究表明:采用上述工艺,B_4C功能粒子在聚酰亚胺基体中可均匀分散;B_4CP/PI复合薄膜的耐热性随B_4C含量的增加显著提高,力学性能则呈相反趋势;所制备的B_4CP/PI复合薄膜表现出优异的热中子屏蔽性能,中子透射率I/I0随复合薄膜厚度增加及B_4C含量增加呈指数变化规律。据此,可通过材料结构设计,满足不同领域对该类耐高温中子防护材料的应用需求。