聚偏氟乙烯—聚苯胺及聚丙烯-Ag渗流型介电复合材料的微波介电特性

【摘要】以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体、导电态聚苯胺(PANI)为导电填充物,采用热压法制备了PVDF-PANI渗流型介电复合材料,并对其在1-107Hz及微波频段的介电性能进行了研究。复合材料在213～403K、1～107Hz范围内的介电常数随着温度的升高而增加,而介电损耗会随着温度升高出现一个峰值,显示出较强的介电弛豫。随着频率的增加,介电常数下降,损耗峰对应的温度Tmax升高,不同成份的复合材料均与Vogel-Fulcher公式符合很好,表明介电弛豫源于PVDF的p相变。而任一频率下,室温下的介电常数和介电损耗均随着PANI体积百分含量的增加先增加,至0.13达到峰值后下降,大于0.14时则表现出导电性,表明其在1～107Hz的频率范围内具有典型的渗流特性。PANI体积百分含量小于0.14时,复合材料在3.62～7.30GHz的微波频段下的介电性能表现出与较低频率类似的渗流特性,且介电常数明显高于PVDF,说明界面极化在微波频段仍对复合材料的介电性能起着主导作用,这与传统认为界面极化仅在105Hz以下起作用不符。为了进一步研究渗流型复合材料的微波介电性能,选取介电弛豫很弱的聚丙烯(PP)为基体,电导率高的金属Ag作为导电填充物,通过热压法制备了PP-Ag渗流型介电复合材料,并对其性能进行了表征。实验结果表明,复合材料在1～106Hz范围内的介电常数随着频率的增加而缓慢下降,介电损耗基本不变,显示出与聚丙烯类似的很弱的介电弛豫。而在此频率范围内,室温下的介电常数随着Ag体积百分含量的增加而增加,至0.17达到峰值,大于0.17时则表现出导电性,表现出典型的渗流特性。Ag体积百分含量小于0.16时复合材料在3.62-11.43GHz的微波频段下的介电常数及介电损耗随着Ag体积百分含量的增加而增加,而在Ag体积百分含量高于0.16时则无法测得微波介电性能,同样表现出典型的渗流特性。同时,复合材料在微波下的介电常数和介电损耗明显高于PP基体,表明界面极化对微波介电性能起主导作用。
【作者】张冰清；
【导师】李雷；
【作者基本信息】浙江大学，材料学，2014，硕士
【关键词】绝缘-导电复合材料；微波介电性能；渗流；界面极化；

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