碳氢树脂高频覆铜板的研究进展

本文综述了高频覆铜板的特点,并对其基体树脂的介电性能进行对比,重点介绍了碳氢树脂(PCH)高频覆铜板的研究进展。通过对目前碳氢树脂高频覆铜板研究的总结,找出现存的问题并对其未来发展趋势进行展望。

环氧树脂/玻璃纤维/石墨烯复合材料的电磁吸波性能

为了制备具有一定电磁吸波性能的结构型吸波材料,采用喷涂法制备了负载石墨烯微粒的玻璃纤维预浸料,并通过热压罐成型工艺进行固化,制备了环氧树脂/玻璃纤维/石墨烯吸波复合材料。研究了石墨烯含量对吸波复合材料电磁性能、吸波性能和力学性能的影响。通过三点弯曲测试结果可知,随着石墨烯含量的增加,环氧树脂/玻璃纤维/石墨烯吸波复合材料的弯曲强度先增大后减小,弯曲弹性模量增大,但总体变化幅度较小。矢量网络分析仪测试结果表明,随着石墨烯含量的增加,环氧树脂/玻璃纤维/石墨烯复合材料的介电常数逐渐增大,磁导率几乎不变,介电损耗正切角值逐渐增大。分析反射损耗计算结果可知,环氧树脂/玻璃纤维/石墨烯吸波复合材料的吸波性能主要由复合材料的厚度和石墨烯含量决定,随着复合材料厚度的增大,反射损耗峰值逐渐朝低频移动;随着石墨烯含量的增加,复合材料的吸波性能逐渐增大。当石墨烯质量分数为2.5%、复合材料厚度为1.7mm时,环氧树脂/玻璃纤维/石墨烯复合材料具有最佳的吸波效果,此时反射损耗峰值为-11.8dB,有效带宽为1.45GHz。

含有氮化硼势垒层的三明治结构聚合物基复合介质储能特性研究

聚合物基高温储能介质因其较高的功率密度及优异的充放电效率被广泛应用在电气和电子等领域。该文选用不同粒径的氮化硼纳米片(BNNSs)作为填料,掺杂到聚醚酰亚胺(PEI)中构建势垒层,添加在纯PEI两侧制备拥有三明治结构的复合薄膜,探究粒径大小在不同温度/填充体积分数下对复合薄膜的介电性能及储能性能的影响。研究发现,构建BNNSs势垒层的三明治结构复合薄膜显著抑制了介质的高温电导,提高了充放电效率,且较小粒径BNNSs填充势垒层能更有效地提高击穿场强和储能密度,其中掺杂200 nm粒径BNNSs体积分数为5%的复合薄膜在常温下的储能密度可达5.65J/cm^(3),充放电效率高达96%,即使在150℃下,储能密度和充放电效率也可分别达到2.52 J/cm^(3)和95%。通过随机击穿模型阐明了粒径大小及三明治势垒层结构对击穿性能的提升机制。该文提出的含有势垒层的三明治复合结构为高温下复合薄膜储能特性优化提供了新的策略。

微波强化煤层气井压裂开采的物性规律

为探究微波加热对煤岩性能的影响,通过室内实验及数值模拟方法对微波作用下煤岩的升温及致裂规律进行研究。研究表明:煤岩含水率对微波加热效果有直接影响,且岩体内温度的升高速度具有各向异性,导致煤岩各部位受热不均,从而产生热应力;微波功率越大,煤岩破碎越严重,微波作用于压裂后的煤岩,可使人工裂缝进一步扩展;压裂液中的添加剂也具有改善煤岩介电性能的功效,滑溜水压裂液增产效果显著,有望代替KCl活性水对煤层进行高效增产技术改造。在施工初期采用水力压裂技术,使压裂液尽可能充填到裂缝深处,可增强煤层介电性能;在施工后期选用微波加热技术,可强化煤层气开采效果。该研究对煤层气的重复压裂工艺具有重要的参考价值。

微波介质陶瓷产业体系发展研究

微波介质陶瓷作为微波电路中的电介质,是现代通信技术中的关键基础材料,广泛应用于通信、导航、雷达、卫星等领域。本文在分析国内外微波介质陶瓷及产业发展现状的基础上,剖析了当前我国微波介质陶瓷发展面临的问题,提出了涵盖发展目标、发展思路、重点发展方向以及发展路线图的微波介质陶瓷产业体系自立自强发展战略。为促进微波介质陶瓷的发展,实现我国微波介质陶瓷产品由中低端为主向高端型升级转变,突破高性能微波介质陶瓷制备技术及上游高纯原材料的自主化生产技术,建议加强微波介质陶瓷的基础研究和应用研究、强化重点微波通信领域的创新研发、积极布局第六代移动通信用介质陶瓷和加强产业生态建设。

核壳型碳纤维毡@聚苯胺复合材料的制备及其介电性能

使用原位化学氧化聚合的方法,以碳纤维毡(CFF)为骨架,在碳纤维表面生长聚苯胺(PANI),获得具有核壳结构的CFF@PANI复合材料,随后使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)对其进行封装。研究反应条件对复合材料结构和性能的影响。结果表明,PANI能够均匀地包裹在碳纤维表面,使CFF的颜色由黑色变为深绿色;接触角和表面能分析结果表明尽管表面生长PANI并未对CFF产生显著影响,但使用PDMS封装后可以大幅度降低材料的表面能;借助多界面结构和界面效应,核壳结构明显提升了材料的界面极化和偶极极化,导致复合材料具有更高的介电弛豫现象,并显著提高了电容和电容压敏效应。

互穿网络结构的二氧化硅/环氧树脂复合材料的制备及介电性能研究

环氧树脂(EP)具有较高的电绝缘性能和较低的介电损耗,因此被广泛应用于电气设备和电子封装等绝缘材料领域。由于传统EP耐热性能较差、韧性不足,极大限制了其作为微电子元器件在高频电场下的使用。本工作以硅烷偶联剂(3-环氧乙基甲氧基丙基)三甲氧基硅烷(KH-560)和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,通过溶胶-凝胶法合成末端含有环氧基团的新型端环氧基纳米SiO_(2)(E-SiO_(2)),用其对E-51型EP进行改性,在固化剂作用下使E-SiO_(2)和EP上的环氧基团发生开环反应,通过有机EP与无机E-SiO_(2)填料之间的化学键结合,制备出具有互穿网络结构的E-SiO_(2)/EP复合材料。本工作研究了添加E-SiO_(2)对EP固化反应工艺和综合性能的影响,以期在保证EP低介电常数和低介电损耗的同时,赋予其良好的韧性和耐热性能,为EP在高频电路下的应用奠定基础。

微波烧结对(Mg_(0.9)Zn_(0.1))TiO_(3)-(Ca_(0.61)La_(0.26))TiO_(3)陶瓷性能的影响

通过微波烧结和常规烧结法成功制备(1-x)(Mg_(0.9)Zn_(0.1))TiO_(3)-x(Ca_(0.61)La_(0.26))TiO_(3)(x=0.15,简称85M_(9)Z_(1)CLT)陶瓷。实验结果表明,微波烧结大大缩短了85M_(9)Z_(1)CLT陶瓷的烧结周期,抑制了杂质相(Mg_(0.9)Zn_(0.1))Ti_(2)O_(5)的生成;微波烧结制备的85M_(9)Z_(1)CLT陶瓷表现出Zn蒸发量少、晶粒更均匀、颗粒更细小的微观结构。与传统烧结相比,微波烧结的85M_(9)Z_(1)CLT陶瓷的品质因数提高了21%。在1325℃下微波烧结20min升降温速率为15℃/min时,85M_(9)Z_(1)CLT微波介电陶瓷的性能最佳:ε_(r)=25.63,Q·f=116000GHz,τ_(f)=+1×10^(-6)/℃。

BT@PANI核壳粒子的绿色制备及PVDF基复合材料的介电性能

聚合物薄膜介电电容器在新能源汽车、太阳能和风力并网发电与储能等领域具有广泛应用和广阔的发展前景。钛酸钡/聚合物复合材料具有介电损耗低、击穿场强高的特点,是电容器中核心部分高介电有机薄膜材料极具潜力的选择之一。目前,迫切需要解决高极化特性与低损耗难以协同改善的问题。本工作提出以苹果酸同时作为钛酸钡(BT)表面修饰剂和聚苯胺(PANI)掺杂剂,采用原位聚合法制备了BT@PANI核壳粒子,并以此为填料制备了聚偏氟乙烯(PVDF)基复合材料。结果显示,通过苹果酸与盐酸的两步表面改性法,可获得钛酸钡-苯胺阳离子(BT-An^(+))粒子,为此不同苯胺(An)与BT-An^(+)质量比条件下填料产物的核壳结构特征明显。当An与BT-An^(+)的质量比为0.5∶1时产物平均粒径最小,约为450 nm,粒径分布最窄,且电导率为1.46×10^(-3)S/cm。以此为填料,30%(质量分数)填充量的PVDF基复合材料在10^(3)~10^(6)Hz范围内介电常数保持在高值水平,由31仅下降到15,介电损耗在宽的频率范围内低于0.3,不仅表现出优良的频率稳定性,而且在获得较高的介电常数情况下,实现了介电损耗的有效抑制。此外,这项工作极大地降低了无机氧化性酸与有机试剂的使用率,为实现高性能介电复合材料的绿色制备提供了实验指导。

直流快速开断技术研究进展和展望

由于直流电流无自然过零点且短路电流上升率高,直流电流快速开断与系统故障切除成为制约直流电力系统发展的一大瓶颈。该综述首先介绍了直流快速开断技术要求与难点。其次,详细分析了直流快速开断过程涉及的关键技术,包括电流转移技术、固态式直流开断技术、介质恢复技术和高速机械开关技术等,综述了各种技术的当前发展现状及其应用情况,对比了不同技术方案的特点及适应性。最后,对直流快速开断技术未来发展方向进行了讨论和总结,为小型化、高性能、低成本、高可靠快速直流断路器的研发及推广应用提供了新的技术思路。

用静电纺丝技术制备纳米片取向结构复合电介质材料

金属化薄膜电容器因其具有超高功率密度而在新能源行业领域受到广泛关注。为了提升薄膜电容器的储能密度,将高绝缘氮化硼纳米片(BNNS)引入到聚偏氟乙烯(PVDF)基聚合物中以制备电容器用高储能复合电介质材料,并利用静电纺丝技术实现BNNS均匀取向的分布。结果表明,均匀取向分布的高绝缘纳米片可以抑制载流子迁移并提升复合材料的击穿场强。结合相场模拟分析可知,均匀取向分布的BNNS结构能调控外电场分布且更有效地阻滞复合材料被击穿,最终在396 MV/m的电场强度下实现高达10.5 J/cm^(3)的储能密度。

MOS器件Hf基高k栅介质的研究综述

随着金属氧化物半导体(MOS)器件尺寸的持续缩小,HfO2因其介电常数(k)高、带隙大等特点,成为取代传统SiO2栅介质最有希望的候选材料.本文综述了Hf基高k栅介质薄膜的近年的研究进展.针对HfO2结晶温度低、在HfO2薄膜和Si衬底间易形成界面层导致漏电流大、界面态密度高、击穿电压低等问题,回顾了最近论文报道的两种策略,即掺杂改性和插入缓冲层.接着举例讨论了Hf基材料从二元到掺杂氧化物/复合物的演变、非Si衬底上淀积Hf基高k栅介质、Hf基高k栅介质的非传统MOS器件结构,为集成电路(IC)中MOS器件的长期发展提供一些思路.

一种高可靠连体式介质滤波器设计

根据椭圆函数响应,采用相对介电常数为37的高品质因数微波介质材料,该文设计了一种低损耗、连体式四级介质滤波器。通过1-4谐振器之间使用级联四元组(CQ)电容加载耦合,经优化后滤波器中心频率为1268 MHz,工作带宽为25 MHz,插入损耗≤2.5 dB,回波损耗≥18 dB,近端带外抑制≥40 dB。根据仿真模型结构参数,优化成型和金属化工艺,制备得到的样品,通过可靠性环境试验表明,该滤波器的性能测试结果与仿真结果吻合良好。

基于微波透射法的谷物粉相对介电常数检测装置设计

针对谷物属性的快速测量需求,设计了一种小型化的谷物粉相对介电常数快速检测装置。创新性地提出了一种双外差混频结构,并基于自由空间法建立了微波相移量与谷物粉相对介电常数的关系。通过对米粉、大麦粉和糯米粉在4.5 GHz~11.5 GHz频率范围内进行测量,计算出相对介电常数,采用随机森林算法进行种类鉴别。实验结果表明,相对介电常数平均相对误差不超过3.5%,样品预测正确率为96.7%,检测装置具有良好的可重复性和实用性。

基于IPD技术的LC滤波器制备工艺

介质层制备工艺是基于IPD技术的LC滤波器制备的关键工艺。从介质层的制备流程入手,研究了影响PI介质层质量的匀胶、曝光、固化三个关键工艺因素,确定了LC滤波器中介质层的制备工艺参数,实现了厚度8μm、厚度均匀性优于5%、最小互连孔径25μm的介质层制备。按此工艺参数加工,得到LC滤波器样件,经性能测试,所制备LC滤波器的电学性能满足设计指标要求。

多层结构聚合物基复合电介质材料储能特性研究进展

聚合物电介质材料由于其成本低、击穿强度高、可靠性高等优点被广泛用于电力系统。但是聚合物电介质材料放电能量密度较低,难以满足新一代小型化电容器的需求,多层结构具有能够协同提升介电常数和击穿强度的优势,解决聚合物电介质介电常数与击穿强度之间的矛盾问题,实现具有优异储能特性的聚合物基电介质材料。文中综述了近年来多层结构聚合物基复合材料的研究进展,分析了多层结构中的极化与击穿现象,并详细讨论了聚合物基多层结构和无机层与聚合物基层结合的多层结构设计,归纳了一些能够提升多层结构聚合物基复合材料储能的方法。例如通过增加界面、优化多层结构中的填料分布以及构建过渡层的方法来提升储能特性。最后,对近年来多层结构聚合物基复合材料的进展进行了总结,并提出了未来的发展方向以及需要解决的关键问题。

双层电介质界面极化电流测量装置的设计与实现

界面夹层极化现象是高电压技术中的重要知识点。为了使学生更好地掌握双层电介质界面极化电流的测量,研制了一套界面极化电流测量装置——极化-去极化电流测量装置。基于极化-去极化电流测量原理,设计了无线传输数据的皮安表、可输出0~5 kV电压的程控直流高压电源以及分析显示数据的上位机控制程序,然后基于该测量装置设计了双层电介质界面极化电流测量实验。结果表明,该测量装置解决了双层电介质界面极化电流不易测量、学生理解难的问题。将实验教学与实际工程问题紧密连接,把微观的工程技术问题转变为宏观的实验现象,对于培养学生的科研思维及分析问题、解决问题能力有重要意义。

基于液体光阑的微流控可变光衰减器阵列

可变光衰减器(Variable optical attenuator,VOA)广泛应用于光通信和光电子系统中,然而很少有VOA阵列的报道。本文提出一种基于液体光阑的微流控VOA阵列,利用螺旋形轨道实现多光束能量同步非等量衰减,或者使用环形轨道同步等量衰减,其中液体光阑的通光孔径通过介质上电润湿效应调节。该VOA阵列结构紧凑、体积小、操作简单、成本低,可灵活调整多光束之间的衰减比以实现多信道功率均衡。研究结果表明:所提微流控VOA阵列具有超越一般VOA阵列的宽衰减范围(0-100%衰减)和很小的插入损耗(0.26 dB),响应时间为0.1 ms,对偏振不敏感。它也能兼作光开关阵列。所提VOA阵列展示了集成和高性能的潜力,并为应用提供一种经济有效的方式。

含有圆孔平板电极结构的双凸液体透镜的设计与分析

基于平行平板电极的变焦液体透镜的有关研究,通过应用介电泳效应,提出了一种含有圆孔平板电极结构的双凸液体透镜模型,是一种新型的三层液体透镜结构.利用Comsol,Matlab和Zemax软件仿真分析了该模型在不同电压下的面型变化与成像光路,得出其变焦范围为22.6—15.9 mm,并对制备的器件进行具体的实验分析,获得了不同电压下双凸液体透镜的液滴上下界面面型和该透镜的变焦范围23.8—17.5 mm,与仿真结果基本一致,而且其成像分辨率可达到45.255 lp/mm.结果表明,所提出的这种新型三层液体结构的双凸液体透镜具有结构简单、易于实现的特点,而且具备良好的成像质量.

聚乙烯分子链结构差异对其介电性能的影响

为探究国内外聚乙烯电缆料性能差异产生的原因,本文通过凝胶渗透色谱(GPC)、旋转流变测试以及自成核退火热分级(SSA)等方法测试了材料的分子量分布、长支链含量以及短支链含量,探讨了一种国产和两种进口500kV交联聚乙烯电缆料的分子链结构与其介电性能的关系。结果表明:聚乙烯体内长支链含量从小到大的顺序为:国产样品、进口B样品、进口A样品;短支链含量从小到大的顺序为:进口B样品、进口A样品、国产样品。其中,进口A样品中较高的长支链含量,有利于分子有序排列和结晶的形成,进而提高其耐压等级;国产样品过高的短支链含量会阻碍分子结晶,导致其击穿场强较低。此外,3种聚乙烯分子链结构的差异对其介电常数、介质损耗因数和电阻率影响不大。