柔性PDMS基介电复合材料的电场及击穿损伤形貌演变规律研究

与其它储能设备相比,由介电复合材料制得的介质电容器在快速充放电能力与高功率密度方面极具优势,如何提高介电复合材料能量密度与优化其击穿性能已成为当前研究热点之一。为进一步调控并兼顾介电常数与击穿性能,本工作基于DBM(Dielectric Breakdown Model,介电击穿模型),采用有限元数值模拟,研究了无机填料的分布对柔性聚二甲硅氧烷(PDMS)基介电复合材料体系的电场与发生介电击穿时击穿损伤形貌演变的具体影响。研究结果表明:填料与基体边界处存在较大的介电差异,可以使用较大介电常数的聚合物基体或较小介电常数的无机填料来减小其界面处的高电场区域,继而提高复合材料的耐击穿能力;同时发现当无机填料分散更均匀时,其树状损伤通道更容易产生分支,此种情况将使介电击穿的树状损伤通道的损伤位点增多,延缓其损伤速度,继而提高复合材料的耐击穿性能。该研究结果将为开发高储能密度且具有优异击穿性能的有机-无机复合电介质材料提供坚实的理论依据。

低介电聚合物复合材料发展现状

随着航空、交通以及5G通信领域的快速发展,对聚合物材料的介电性能提出了更高的要求。在大型工业以及科研中,急需开发具有更低介电性能的聚合物材料。聚酰亚胺(PI)、环氧树脂(EP)、氰酸酯树脂(CE)、聚丁二烯树脂(PB)等低介电聚合物在电子通信领域具有较大的发展潜力。综述了PI、EP、CE及PB基复合材料在降低介电常数以及介电损耗等方面的研究进展。降低聚合物介电常数和介电损耗,可以通过生成的空芯或孔隙结构引入空气或者通过降低摩尔极化率,达到改善低介电复合材料介电性能的目的。深入研究了复合材料的介电性能与频率、温度及填料含量的关系,并且提出了关于低介电聚合物基复合材料应用前景和未来发展方向的展望。

定子线棒主绝缘介电常数计算原理和试验方法

定子线棒主绝缘在运行中承受多重应力联合作用,其介电性能对保证发电机安全运行具有重要影响。根据复合材料介电常数计算理论,建立了发电机定子线棒主绝缘的简化模型,给出了主绝缘介电常数的计算方法,结合各种材料的参数和含量得到了主绝缘介电常数的理论分析值。通过分析得到了适用于圆角电极结构的发电机定子线棒主绝缘介电常数试验计算方法,根据定子线棒尺寸参数和试验得到的电容量,可推算主绝缘的实际介电常数。在此基础上,通过模拟线棒介电常数试验和理论分析结果对比,验证了所提方法的准确性。

微米BN-纳米SiO_(2)联合改性环氧树脂复合材料的制备与介电性能研究

环氧树脂因其加工工艺性好、粘结性高、介电性能优良,在高压输电、电机绝缘、电力电子封装等领域有广泛的应用。本文选用具有较高的热导率和良好的介电性能的六方氮化硼(h-BN),以及具有较好的导热性能二氧化硅(SiO_(2))作为掺杂填料改性双酚A型环氧树脂。研究了掺杂填量和比例对复合材料介电常数实部和虚部频谱的影响,实验结果分析表明掺杂总填量为10 wt%-20 wt%,BN与SiO_(2)的质量比为80:20至70:30时,复合环氧树脂样品在介电常数实部和虚部均有一定的改善,与纯环氧树脂相比,复合环氧树脂样品的介电性能得到了提升。

高介电复合材料及其介电性能的研究

研究了金属/铁电体/聚合物三元复合材料的介电常数和介电损耗。发现金属粒子的加入除了可以提高铁电体/聚合物复合材料的介电常数外,还可以非常明显地降低其介质损耗。金属/铁电体/聚合物三元复合材料是一种很有应用前景的高介电材料。

树脂基复合材料在导弹雷达天线罩中的应用

介绍了对导弹天线罩材料性能的要求 ,并综述了用于导弹雷达天线罩的聚合物基复合材料的研究进展。

聚吡咯/聚酯纤维复合材料吸波性能的探讨

聚吡咯是含有π电子共扼体系的高聚物,经掺杂反应电导率发生变化,当其电导率处于半导体状态时,具有良好的吸波性能.本文采用原位聚合法以聚酯纤维为基布,以吡咯为单体,制备具有良好吸波性能的柔性聚吡咯/聚酯纤维复合材料.首先探讨了吡咯浓度,温度,时间对复合材料吸波性能和表面电阻的影响;其次研究了其外观形貌和强力.结果表明:制备的聚吡咯复合材料具有良好的吸波性能;在0~106Hz频率内,吡咯浓度0.8 mol/L实验组,介电常数的实部、虚部均最大;1.0 mol/L实验组的损耗角正切最大;吡咯浓度0.8 mol/L实验组表面电阻最小;室温实验组的介电常数实部、虚部、损耗角正切最大,且明显优于其他组.反应时间150 min实验组的各项介电性能都明显优于其他组,且其电阻最小,导电率最好.

Al_2O_3/SiC/(W,Ti)C多相复合陶瓷材料的研究

建立了多相复合陶瓷材料增强相极限体积含量的理论模型 ,并采用热压工艺制得Al2 O3/SiC/ (W ,Ti)C多相复合陶瓷材料 ,该材料具有良好的综合力学性能 .研究表明 :只有在合适的热压工艺和组分条件下才能获得良好的微观结构与力学性能 .该陶瓷材料的增韧机制主要是裂纹偏转 .此外 ,大量孪晶和位错的存在对材料的增韧补强也有所贡献 .

多相复合陶瓷刀具材料残余热应力的有限元模拟

以 Si C和 (W,Ti) C颗粒增强 Al2 O3多相复合陶瓷刀具材料为基础 ,运用有限元方法详细研究了材料内部残余热应力的大小与分布形态。计算结果发现 ,单元模型取法、弥散相颗粒大小、分布及其含量均对多相复合陶瓷刀具材料中的残余热应力有较大影响。基体内不仅存在拉应力区 ,而且存在不同程度和范围的压应力区 ,拉、压应力区的结构形式与弥散相颗粒的分布方式密切相关。研究表明 。

沥青混合料介电特性与密度关系研究

为研究沥青混合料介电特性与密度的关系,进行不同压实度条件下沥青混合料介电常数的测定试验。试验采用旋转压实成型试件,通过高温介电常数平台测定不同压实度试件的介电常数,应用复合材料多相介电常数模型计算各试件的毛体积相对密度,与室内水中重法测得实际值相比较验证计算结果的准确性。研究表明:不同级配、集料的矿料介电常数并不相同,矿料介电常数应以标准级配及空隙率试件反算求解,不局限于传统7～9的取值范围;通过Rayleigh模型建立沥青混合料介电常数与毛体积相对密度之间的关系,计算结果与水中重法的测定结果误差小于1%,精度较高;旋转压实成型试件在同一深度处压实不均,沥青混合料毛体积相对密度和空隙率相差分别为0.092和3.5%,试件毛体积相对密度随压实深度增加而逐渐减小。

滑石粉涂层复合材料的制备及其介电性能和电导率

以玻璃纤维膨体纱织物为基材,以环氧树脂E44为粘着剂,650低分子量聚酰胺为固化剂,以价格低廉、密度较小的滑石粉为吸波材料,制备了滑石粉涂层复合材料。重点探讨了滑石粉含量及涂层厚度对介电常数和电导率的影响。结果表明制备的滑石粉涂层复合材料具备良好的介电性能。在研究的频率范围内,滑石粉的含量、涂层厚度对复合材料的介电常数实部和虚部、损耗角正切值、电导率的实部和虚部影响较大。

多壁碳纳米管填充聚偏氟乙烯复合薄膜的介电性能

为提高多壁碳纳米管(Multiwalled carbon nanotubes,MWCNTs)与聚偏氟乙烯(PVDF)复合的相容性,对MWCNTs进行了三乙烯四胺(Triethylene tetramine,TETA)改性,FTIR表征证明了改性的成功;采用溶液浇铸法制备了改性前后的MWCNTS/PVDF复合薄膜,并测试分析了其介电性能。结果表明TETA-MWCNTs/PVDF复合薄膜的介电性能符合逾渗理论。当MWCNTs的体积分数为0.048时,100 Hz下TETA-MWCNTs/PVDF的介电常数高达3 209,是未改性多壁碳纳米管(U-MWCNTs)/PVDF复合材料介电常数的两倍。SEM分析表明,与U-MWCNT相比,TETA-MWCNTs能更好地分散在基体中,与PVDF之间的界面结合力更强,并可形成更加致密的逾渗网络。

生物体系介电性质的复合材料理论模型

生物体系作为一类特殊材料,其电学性质是研究仿生材料设计、电阻抗成像以及电磁场生物效应的发生与防护等问题的基础。目前已有较多复合材料模型被应用于生物体系介电性质问题的研究,但由于生物组织离体后的介电特性会发生较大变化,故已有经典复合材料介电特性模型用于阐释生物体系介电特性还存在一定局限性。从几类典型复合材料理论模型的适用性出发,介绍了生物体系介电特性理论研究进展,总结了理论研究结果与实验测量结果的差异性。分析了复合材料理论模型在生物体系介电性质理论研究中应用的不足并提出了改进的建议,对复合材料理论模型在生物体系电学特性问题研究领域的进一步发展与应用等问题提出了展望。

聚苯胺复合材料的介电性能研究

首先探讨了掺杂剂种类、掺杂剂用量对聚苯胺/聚酰胺纤维复合材料介电常数实部、虚部、损耗角正切、表面电阻的影响;其次研究了其外观形貌。结果表明:掺杂剂种类、掺杂剂用量对聚苯胺/聚酰胺纤维复合材料介电常数实部、虚部、损耗角正切、表面电阻影响较大;制备的聚苯胺复合材料具备良好的介电性能和导电性。

新型电容器用高介电常数聚合物研究进展

高介电常数聚合物具有优异的介电性和柔韧性,可以制备高容量有机薄膜电容器等无源器件,近年来受到广泛关注。目前理论和实验研究的热点主要集中在聚合物/无机介电陶瓷、聚合物/导电颗粒复合材料和纯有机聚合物材料。综述了这3种聚合物的高介电机理及研究进展。采用物理、化学方法进行表面修饰改性,掺入导电颗粒及设计具有高度芳环结构聚合物等措施,均可有效提高介电常数、减小损耗。

低介电常数聚酰亚胺薄膜的研究进展

低介电常数的聚酰亚胺薄膜在解决超大规模集成电路所引起的RC延迟、串扰、能耗、噪声等问题中有着关键性的作用。文章综述了近几年来国内外低介电常数聚酰亚胺薄膜的制备方法,详细介绍了引入纳米多孔结构、改变聚酰亚胺本体结构以及填充低介电材料这三种研究方法,并对各种方法的优缺点做了简要评价。

聚偏氟乙烯基(PVDF)介电材料的研究进展

简要介绍了聚偏氟乙烯(PVDF)的结构和介电性能,从提高介电常数和力学性能出发,综述了陶瓷填料/聚偏氟乙烯复合材料、导电填料/聚偏氟乙烯复合材料和三元杂化聚偏氟乙烯复合材料介电性能的研究进展,并展望了PVDF应用及研究方向。

纳米复合材料导热与介电性能仿真

以纳米复合材料作为研究体系,选取典型的氮化硼(BN)/环氧树脂(EP)复合材料与钛酸钡(BT)/聚偏氟乙烯(PVDF)复合材料,通过有限元方法研究了纳米填料的体积分数、粒径大小和尺寸分布对复合材料导热性能和介电性能的影响,采用均匀场理论计算了复合材料的等效热导率和等效介电常数。结果表明:随着填料体积分数的提高,BN/EP和BT/PVDF的热导率和介电常数均提高;在相同体积分数、尺寸均匀分布的情况下,BN/EP和BT/PVDF的热导率和介电常数随着粒径增大而增大;在相同体积分数、同一粒径的情况下,BN/EP和BT/PVDF的热导率和介电常数随着粒径标准差增大而增大。因此,根据具体需求适当改变填料含量、粒径大小、粒径标准差是改善材料性能的有效方法。

基于微波技术的复合材料无损检测

采用微波技术对复合材料内部缺陷进行了检测。选用三种不同非金属基的复合材料进行了微波无损检测试验。结果表明,回波损耗可以作为微波方法检测复合材料内部缺陷的特征参量,同时得出不同非金属基的介电常数对检测结果的影响。

多相复合陶瓷刀具材料的设计与制备

陶瓷材料的多相复合与计算机辅助设计是 2 1世纪先进陶瓷材料的重要发展趋势。文章采用理论与实验相结合的方法 ,建立了多相复合陶瓷刀具材料力学性能与材料组分之间关系的数学模型 ,采用计算机辅助优化设计技术求得材料的最优组分。在此基础上 ,利用热压技术制得一种Al2 O3-SiC - (W ,Ti)C多相复合陶瓷刀具材料 。