碳化鈦-聚酰亞胺復(fù)合薄膜制備與性能研究.pdf

1、在當(dāng)今社會(huì)，高介電材料在微電子工業(yè)的應(yīng)用越來越廣，因此對介電材料的性能要求也越來越高。眾所周知，傳統(tǒng)的鐵電陶瓷/聚合物基復(fù)合材料因?yàn)樘盍虾窟^高，導(dǎo)致其機(jī)械性能較差，嚴(yán)重影響了該類材料在嵌入式電容器中的應(yīng)用。因此，制備出兼具優(yōu)良介電性能和機(jī)械性能的新型介電功能復(fù)合材料已成為工程電介質(zhì)材料研究領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問題之一。
　　本文以具有高導(dǎo)電性的納米碳化鈦(TiC)粉體為填料，首先使用小分子有機(jī)物聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、油酸(OA

2、)及硅烷偶聯(lián)劑(DB570)表面改性納米TiC粒子，再利用原位聚合法將表面改性后的納米TiC粒子添加到聚酰亞胺(PI)基體中，制備出一系列不同TiC含量的TiC/PI復(fù)合薄膜。采用掃描電子顯微鏡對TiC/PI復(fù)合薄膜的顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，并對TiC/PI復(fù)合薄膜的電性能以及力學(xué)性能進(jìn)行了測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同小分子有機(jī)物改性后的納米TiC粉體在PI基體中的分散性存在較大的差異。其中采用OA修飾后的TiC粉體在PI基體中分散得較為均勻，

3、粒徑在100-200nm之間，優(yōu)于采用PVP及DB570改性后的TiC粉體。復(fù)合薄膜的介電性能分析顯示，經(jīng)過PVP修飾后的TiC粉體有利于提高復(fù)合薄膜的介電常數(shù)和降低介電損耗。當(dāng)TiC粉體的含量達(dá)到15vol.％時(shí)，復(fù)合薄膜的介電常數(shù)和介電損耗分別為30.95和0.0043。DB570作為修飾劑有利于提高復(fù)合薄膜的介電常數(shù)，但不利于降低復(fù)合材料的介電損耗。當(dāng)TiC粉體含量達(dá)到15vol.％時(shí)，復(fù)合薄膜的介電常數(shù)和介電損耗分別為110.0

4、5和1.1111。力學(xué)性能測試結(jié)果表明，摻雜了經(jīng)OA和PVP修飾后的TiC納米粉體的復(fù)合薄膜的拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長率均有一定程度的提高。當(dāng)TiC粉體含量達(dá)到20vol.％時(shí)，經(jīng)OA和PVP修飾后的TiC/PI復(fù)合薄膜的拉伸強(qiáng)度分別為86.30MPa和85.71MPa，斷裂伸長率分別為5.51％和5.78％。隨著TiC粒子體積含量的增加，復(fù)合薄膜的耐電擊穿強(qiáng)度大幅下降。當(dāng)TiC粒子含量達(dá)到20vol.％時(shí)，添加了DB570、OA和PVP修飾