介电陶瓷与铁电聚合物复合材料储能特性研究 [复制链接]

资料简介：
介电陶瓷与铁电聚合物复合材料储能特性研究，硕士学位论文，共59页。
摘  要
随着电子技术和产业的发展，微电子器件日益小型化和集成化，因此高介电常数材料在微电子器件中有着广泛的应用前景。 近年来一种体心立方钙钛矿结构的陶瓷材料钛酸铜钙CaCu3Ti4O12(简称 CCTO)由于具有巨介电常数而引起了研究人员的关注，成为一种有重要实用价值的新型巨介电常数材料。该材料具有反常的巨介电常数和极低的损耗，特别是在很宽的温区范围内介电常数几乎不变，反映了介电响应的高热稳定性。这些良好的综合性能，使其有可能成为在高密度能量存储、薄膜器件、高介电电容器等一系列高新技术领域中获得广泛的应用；搞清这类材料的巨介电特性、高的热稳定性以及在 100K 以下的反常下降机理具有重要的理论和实用意义。
本论文对巨介电陶瓷 CCTO 与铁电聚合物在不同浓度下复合材料的储能性能进行了学习研究。研究中使用的巨介电陶瓷为纳米与微米级尺寸的钛酸铜钙化合物，铁电聚合物为聚偏氟乙烯/三氟氯乙烯共聚物(PVDF-CTFE)。分别使用溶液成膜和旋转甩胶方法将陶瓷与铁电聚合物制成不同浓度的薄膜，使用多种处理方法以研究复合材料的储能特性。项目制备和研究了基于微尺寸 CaCu3Ti4O12陶瓷和 P(VDF-CTFE) 88/12 共聚物复合材料。对复合材料性能的加工参数，如退火和热压对性能的影响进行了研究。在室温下，得到了性能较好的复合材料薄膜；随即对 CaCu3Ti4O12陶瓷和 P(VDF-CTFE) 88/12 共聚物复合材料薄膜的介电常数做了研究。这些复合材料显示出高的介电常数和几乎独立与温度的损耗，这些性能有利于其应用。另外，纳米尺寸和微米尺寸粒子之间的介电常数
的差异比在 P(VDF-TrFE) 55/45 的共聚物小得多。对复合材料的击穿场强的测试和分析中，复合材料的击穿场强强烈依赖于复合材料浓度的变化及工艺条件。同时，复合材料的击穿场强也与薄膜厚度有密切关系。因此当薄膜具有较小厚度时，复合材料薄膜表现出很好的储能特性。在对复合材料制作过程中硅烷偶联剂的作用做了测试和分析中，硅烷偶联剂可有效提高复合材料颗粒之间的连接性，加入偶联剂明显改变了材料的介电响应。但是，并未发现复合材料的击穿场强与偶联剂之间有密切关系。  
关键词：介电；储能；陶瓷/聚合物；复合材料；击穿场强

目  录
第一章  绪  论1
11  介电材料理论1
111  介电常数 1
112  介电常数的来源 2
113  介电弛豫 3
12  介电材料的分类4
121  非极性材料 4
122  极性材料 4
13  材料储能密度8
14  介电材料的应用9
15  钛酸铜钙 CaCu3Ti4O12 10
151  钛酸铜钙的晶体结构 10
152  巨介电常数的来源  11
16  陶瓷/聚合物复合材料13
161  复合材料综述 13
162  双相复合材料的介电常数 14
17  聚合物基复合材料的最新发展15
171  铁电陶瓷与聚合物复合 15
172  导电填料与聚合物复合 16
18  复合材料的界面作用16
19  研究内容16
第二章  材料的制备和表征19
21  陶瓷粉末制备19
22  陶瓷-聚合物 0-3 复合材料制备 20
221  制备过程 20
222  复合材料优化 21
23  材料的表征方式22
231  材料微观结构分析 22
232  样品介电常数分析 23
233  击穿场强及 P-E 曲线分析 25
24  本章小结26
第三章  处理过程对材料性能的影响27
31  实验介绍27
32  实验步骤27  
33  实验结果与分析  27
331  介电行为与退火效果 27
332  热压的效果 28
333  复合材料薄膜 P-E 曲线 30
334  击穿场强 31
34  本章小结  32
第四章  硅烷偶联剂对材料性能的影响 33
41  实验介绍  33
42  实验步骤  33
43  理论计算  33
44  实验结果与分析  33
441  硅烷偶联剂对介电常数的影响 33
442  硅烷偶联剂对击穿场强的影响 34
45  本章小结  35
第五章  数据汇总与分析 41
第六章  结论与展望 41
51  结论  41
52  展望  41
参考文献 41
致   谢 47
攻读学位期间发表的学术论文 49

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