新型高温高介无机/有机功能复合材料

综述了高温高介的无机/有机功能复合材料的应用、近期研究状况、高介机理、原材料选择以及制备过程等重要问题。重点介绍了高介复合材料新的发展方向以及利用高介电的形成机制设计新材料的思想。强调填料和基体聚合物的选择以及改性是至关重要的。同时,改善相界面及纳米微粒的表面修饰技术方面还需有所突破,最终实现对材料性能、功能的分子设计。

新型智能材料:电活性聚合物的研究状况

电活性聚合物(electroactive polymer, EAP)是一种智能材料,具有特殊的电性能和机械性能.本文综述了不同类型电活性聚合物材料的国内外研究现状.按照作用机理的不同,电活性聚合物主要分为两大类:电子型和离子型.电子型EAP材料在直流电场作用下可产生诱导位移,但是需要较高的激励电场(＞100V/μm);离子型EAP材料可以在较低电压下(1～2V)产生诱导弯曲位移,但是需要保持一定的湿润度,而且在直流电场激励下很难保持稳定的诱导位移.本文还介绍了电活性聚合物材料的应用领域和发展前景.由于其显著的电致伸缩响应,电活性聚合物被应用于驱动器和传感器,而且在仿生领域具有更广阔的应用.此外,透明度较高的EAP材料可被用于光学设备上.目前,电活性聚合物的应用还处于尝试阶段,但是,其独特的性能决定了这种材料具有不可估量的应用前景.

钛酸钡/环氧树脂复合材料的制备及其介电性能的研究

钛酸钡/环氧树脂(BaTiO3/EPR)复合材料是最有潜力用于嵌入式电容器的储能介质材料。以不同粒径BaTiO3(BT)与环氧树脂(EPR)复合制备了BaTiO3/EPR复合材料,主要研究了粒径和温度对其介电性能的影响。研究发现复合材料的介电常数和介电损耗均随着温度的升高而升高,这是由环氧树脂基体的膨胀以及BaTiO3的相转变共同引起的。0.1μm的BaTiO3(BT-01)和环氧树脂基体的界面结合力好,组成的复合材料比0.7μm的BaTiO3(BT-07)组成的复合材料介电性能的温度稳定性较好。

高储能密度全有机复合薄膜介质材料的研究

电容器储能以其轻便、高效、环保等特点正在逐步引起人们的重视。为制备高储能密度的电容器介质材料，研究以聚偏氟乙烯（PVDF）为基体，以纳米尺度的导电聚苯胺（PANI）为填料，采用溶液法及后续的球磨工艺制备了高储能密度的全有机复合薄膜介质材料。研究了添加物含量、频率等因素对复合介质材料介电性能的影响。发现当PANI体积分数达到0．05时（略高于渗流阈值fc=0．041），复合薄膜的介电常数在100Hz条件下高达456，击穿场强为60MV／m，储能密度达到了7．2J／cm^3，与PVDF基体相比提高了3倍多。另外还发现即使在渗流阈值附近，复合薄膜介电性能仍具有一定的频率稳定性。介电常数在低频范围（10^2～10^4 Hz）内基本保持不变。利用SEM对复合薄膜的表面形貌进行了分析，发现有机填料PANI粒子在PVDF基体内有很好的分散性。另外利用XRD分析了复合薄膜的晶体结构，发现该制备工艺条件下所得复合材料基体主要以β-PVDF形式存在，这有助于发挥PVDF基体的功能性。渗流阈值理论可用来解释介电常数随添加物含量和频率的变化规律。研究结果表明，该制备工艺可得到适用于较宽频率范围的高储能密度复合薄膜。

聚合物基复合材料PTC效应理论及性能影响因素研究进展

聚合物基 PTC 复合材料已被广泛用于自控温加热元件、过流保护装置及微型开关传感器等。本文总结了 PTC 复合材料的理论研究现状及各种导电模型的特点和不足,分析了包括基体材料、导电填料类型、组成及工艺手段等影响 PTC 性能的关键因素。同时提出了 PTC 复合材料的开发前景及工艺技术的发展动向:认为今后应加强高开关温度及非晶聚合物基 PTC 复合材料的研究,并有待开发高效的填料表面改性技术,以便进一步改善填料与基体间界面结合的显微结构。

碳纳米管填充聚合物复合材料的介电性能研究

本文研究了未经处理的多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯 (MWNT/PVDF)复合材料体系的介电性能。发现,在低频下, 复合材料的介电常数随MWNT的含量增加而迅速增加,当体积分数为2.0%时,介电常数高达300左右,并且复合材料的渗流阈值仅为1.61%(体积分数)。MWNT较大的长径比和较高的电导率导致复合体系渗流阈值较低。发生渗流效应时,复合材料的介电损耗低于0.4,与频率无关。因此,可以认为未经过化学处理的碳纳米管可以大幅度改善PVDF基复合材料的介电性能。

全有机电活性复合材料的研究进展

全有机电活性复合材料(All-organic Composites,AOC)是一种智能材料,具有特殊的电性能和机械性能。综述了全有机电活性聚合物的近期研究状况,分析了高介电机理,介绍了制备、复合过程,并对全有机电活性复合材料的应用前景进行了展望。

聚丙烯/聚偏氟乙烯共混复合材料的介电性能的研究

研究了高介电常数的聚偏氟乙烯(PVDF)共混改性聚丙烯(PP)以提高PP的介电性能。分析了PVDF含量、加入的聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)增容剂和拉伸等因素对PP/PVDF复合材料介电性能的影响。采用SEM和DSC等方法研究了复合材料的界面性能。结果显示,聚偏氟乙烯(PVDF)及增容剂的加入能够提高PP/PVDF的介电性能,拉伸由于能促进β相PVDF的生成,同样可以有效地提高复合材料的介电常数。

陶瓷粉体填充聚合物基高介电复合材料研究进展

陶瓷-聚合物高介电复合材料是有望成为新型介电材料的电活性功能材料之一.本文概述了近年来国内外这类复合材料研究成果,详细介绍了在组分选择及性能改性等方面的研究工作,同时对今后的研究方向提出了一些见解.

聚酰亚胺/纳米ZnO耐电晕杂化膜的绝缘特性

通过原位聚合方法制得了纳米粒子分散均匀的聚酰亚胺/纳米ZnO杂化膜。在实验的基础上研究了不同掺杂含量和老化时间对杂化膜的介电特性的影响,同时通过热失重分析仪研究其热稳定性能以及用扫描电镜分析纳米粒子在聚酰亚胺基体中的分散状态。结果表明,随着ZnO含量的提高,耐电晕性能得到了较大幅度的提高。当纳米ZnO含量为7%时介电常数为4.5左右,介电损耗在0.02以下,且随频率变化不大,击穿场强虽有所下降但仍满足实际需要。通过对电场和纳米ZnO粒子的分析初步讨论了耐电晕性能的老化机制。

无机纳米/聚酰亚胺复合杂化膜的绝缘特性研究

将无机纳米粒子(TiO2)分散在聚酰胺酸(PAA)前躯体中,经过原位聚合的方法制备出纳米TiO2粒子分散均匀的聚酰亚胺/纳米TiO2复合杂化膜,研究了不同掺杂含量对杂化膜的介电、物理等特性的影响,建立了耐电晕模型。同时通过FTIR研究其亚胺化程度以及用SEM分析纳米粒子在聚酰亚胺基体中的分散状态。结果表明,纳米粒子在PI基体中分散均匀,TiO2的引入对杂化膜的介电常数、介质损耗因数、电气强度和耐电晕性能产生了很大的影响,随着TiO2含量的增加,耐电晕性能得到大幅度的提高,TiO225%含量时介电常数为5.1左右,介质损耗因数在0.03以下,电气强度为110 MV/m,并在实验的基础上初步建立了耐电晕性能的老化机理。因此,在高耐热性绝缘材料中均匀分散一些纳米无机粒子,可以大幅度提高抗高频脉冲尖峰电压和耐电晕等方面的性能。

电活性聚合物的研究进展

电活性聚合物(Electroactive Polymer,EAP)是一种智能材料,具有特殊的电性能和机械性能.本文综述了不同类型EAP材料的国内外研究现状,并分析了材料产生电活性的原因.还介绍了EAP材料的应用领域和发展前景.目前,电活性聚合物的应用还处于尝试阶段,但是,其独特的性能决定了这种材料具有不可估量的应用前景.