石墨烯復(fù)合材料介電性能的調(diào)控規(guī)律研究.pdf

1、電介質(zhì)材料在現(xiàn)代電子器件中具有重要的應(yīng)用，例如電容器，天線以及場發(fā)射器等。不同領(lǐng)域?qū)Σ牧辖殡娦阅艿男枨蟛煌鏑MOS層間介質(zhì)需要材料具有較低介電常數(shù)，大容量電容器和絕緣電纜等需要材料具有高介電常數(shù)和低介電損耗，因此有效調(diào)控材料的介電性能對滿足各種應(yīng)用的需求具有重要意義。石墨烯(GN)具有優(yōu)異的電學(xué)性能和機(jī)械性能并且能夠自組裝形成二維以及三維結(jié)構(gòu)使其在介電性能調(diào)控領(lǐng)域具有顯著的優(yōu)勢，在可變電介質(zhì)以及智能材料領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景。

2、　　本論文研究了多孔材料介電性能的調(diào)控規(guī)律，從有效場理論出發(fā)建立了兩種多孔材料的理論介電模型，可以準(zhǔn)確預(yù)測不同氣孔率下通孔材料和閉孔材料的介電常數(shù)，其中通孔結(jié)構(gòu)因子β=1，閉孔結(jié)構(gòu)因子β=3。并實(shí)驗(yàn)上制備了一種3D氧化石墨烯多孔材料(GOF)，GOF具有輕質(zhì)可壓縮特性，施加不同壓力可以改變其氣孔率，從而有效調(diào)控介電性能。實(shí)驗(yàn)表明本文提出的介電模型，可以理論預(yù)測GOF的介電常數(shù)變化規(guī)律。GOF介電損耗隨氣孔率的變化在低頻和高頻表現(xiàn)出不同的

3、耦合狀態(tài)，由于電導(dǎo)滲流的影響，在低頻處于解耦狀態(tài)，而在高頻處于耦合狀態(tài)。
　　為了阻止石墨烯片形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，從而降低介電損耗，本論文進(jìn)一步制備了石墨烯納米片(GNS)/二氧化鈦納米管(TNT)的多孔復(fù)合材料，并研究了氧空位和晶型等因素對材料介電性能的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)引入氧空位可以提高材料的介電常數(shù)，銳鈦礦TNT介電常數(shù)增長了233％，GNS/TNT介電常數(shù)增長了57％;經(jīng)過退火處理后，TNT由非晶轉(zhuǎn)換為銳鈦礦相也可以提高材料的介電常