導(dǎo)體-聚合物基梯度復(fù)合材料的研究.pdf

1、高介電常數(shù)復(fù)合材料在電子行業(yè)中具有極其重要的作用，本論文采用了全新的思路，首次將梯度功能材料的概念應(yīng)用于高介電常數(shù)復(fù)合材料，詳細研究了一系列導(dǎo)體／聚合物基梯度復(fù)合材料。
　　 首先，本論文研究了碳納米管(CNTs)／氰酸酯(CE)樹脂體系梯度復(fù)合材料。我們利用重力沉降法成功地制備一種新型的基于經(jīng)表面處理后的多壁碳納米管(eMCNTs)及CE基體介電常數(shù)梯度復(fù)合材料。同樣地，作為對比，我們也用未處理過的多壁碳納米管(MCNTs)和

2、CE樹脂制備了梯度復(fù)合材料，命名為MCNT/CE。然后，將制備好的梯度復(fù)合材料在厚度方向均勻切割成3塊切片，在1-109的頻率范圍內(nèi)，研究比較了梯度復(fù)合材料和它們的切片的介電性能。研究結(jié)果表明，MCNTs的表面處理對于形成梯度復(fù)合材料來說是必要的，因為在CE樹脂基體中CNTs良好的分散性以及CNTs與CE樹脂之間優(yōu)異的界面粘接作用是兩個關(guān)鍵點，保證了CNTs在CE基體中形成連續(xù)的濃度分布。值得注意的是，在這個體系中我們發(fā)現(xiàn)了兩個有趣的現(xiàn)

3、象。第一，梯度復(fù)合材料整體表面出了與它們的切片不同的導(dǎo)電和介電性能。具體地說，就是在所有切片中出現(xiàn)了滲流效應(yīng)而在MCNT/CE或eMCNT/CE梯度復(fù)合材料中，均沒有出現(xiàn)滲流效應(yīng)。另外，eMCNT/CE體系的滲流閾值比MCNT/CE體系降低了約25％。第二，對于具有相同CNTs含量的梯度復(fù)合材料整體和切片，它們具有相差不大的介電常數(shù)，然而前者的介電損耗因子卻要遠遠低于后者。二者不同的性能可以歸結(jié)為它們不同的結(jié)構(gòu)，即CNTs在CE基體中的

4、濃度分布情況的不同。eMCNT/CE體系獨特的介電性能表明將梯度復(fù)合材料的概念應(yīng)用于高介電常數(shù)復(fù)合材料中，是一種全新并有成效的思路，所制備的梯度復(fù)合材料具有較高的介電常數(shù)和極低的介電損耗以及優(yōu)異的熱性能，可以應(yīng)用于一些尖端產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。
　　 通過MCNT/CE體系梯度復(fù)合材料的探索性研究，我們發(fā)現(xiàn)了梯度復(fù)合材料具有獨特的介電性能。為了進一步驗證梯度復(fù)合材料獨特的介電性能，歸納導(dǎo)體／聚合物基梯度復(fù)合材料的共性，并促進導(dǎo)體／聚合物基梯

5、度復(fù)合材料的應(yīng)用，我們又選用應(yīng)用更加普遍的環(huán)氧(EP)樹脂作為基體，采用逐層澆注的方法，制備了MCNT/EP、eMCNT/EP體系梯度復(fù)合材料，又通過與MCNT/CE體系相同的研究方法研究了其介電性能。其研究結(jié)果進一步證明了導(dǎo)體／聚合物基梯度復(fù)合材料確實能同時保持較高的介電常數(shù)和極低的介電損耗。另外，這種導(dǎo)體／聚合物基梯度復(fù)合材料的介電性能受頂部絕緣層厚度的影響較大，在一定范圍內(nèi)減小頂部絕緣層厚度可以在基本不影響介電損耗的同時提高梯度復(fù)