高介电性能的陶瓷聚合物复合材料的研究现状.pdf

维普资讯 第21卷第3期 高分子材料科学与工程 V。I．21,N。．3 2005年 5月 POLYMER MATERIALSSCIENCEAND ENGINEERING May2005 高介电性能的陶瓷一聚合物复合材料的研究现状 邢光建 ，杨志民，杨 剑，毛昌辉，杜 军 (北京有色金属研究总院能源材料与技术研究中心 ，jE京 100088) 摘要 ：在材料研究领域 中，具有电学性能的陶瓷／聚合物复合材料是一种新型的复合材料，其 中具有高介 电性能的陶瓷／聚合物 O一3复合材料以其广泛的应用前景 已经引起人们极大的关注。文中介绍了具有 高介电性能的陶瓷／聚合物复合材料的介电理论模型及其制备方法，概述 了国内外的研 究现状及应用， 并且对未来的发展趋势做 了展望。 关键词 ：陶瓷；聚合物 ；复合材料 ；高介电性能 中图分类号 ：TB332 文献标识码 ：A 文章编号：1000—7555(2005)03—0054—05 I 前言 出复合体系的介电系数 e 现代电子科技的迅猛发展 ，对电子材料的 lne— VlInel+ V2Ine2 介电性能提出了越来越高的要求 ，希望能得到 式中：e。、e——粉体和聚合物的介电系数；V。、 具有高介电系数、低损耗、易加工等综合性能优 — — 粉体和聚合物的体积分数。 越的新型电子材料。前人在制作高介电系数的 2．1 聚合物一陶瓷复合材料的两相模量 薄型材料 、多层结构材料等方面作了大量的工 由于组成复合体系的两种材料的介电常数 作[1叫]，但是，材料的介电性能仍不能满足人们 往往并不相近，为此 ，Newnham 等人IS．6]对这种 的需要。在研究的过程中，人们发现通过材料的 双组元复合材料的微观机制提出了两种基本的 复合可以获得高介电性能的新型功能材料。其 理想模型：当颗粒尺寸与样品的厚度相当时，可 中利用陶瓷材料的高介电性能和高聚物材料的 将样品视为两个组元的并联电容器结构；而当 绝缘电阻高、加工性能好、介电损耗小等优点， 颗粒尺寸远小于样品厚度时，两个组元形成串 可以制备出具有高介电性能、易加工的复合材 联式结构，其结构模型如Fig．1、Fig．2所示[7]： 料。目前 ，通过材料的复合来获得新型高介电常 其 中并联排列模型的介电常数可表示为：e一 数功能材料已经成为工程电介质物理研究的一 Vlel+ 2e2，e一 le”l+ 2e2；而串联排列模型 大课题，不论在其性能研究还是应用开发方面 的介电常数为：1／e一(l／e。)+( ／e)，lie 都取得了令人瞩目的进展。然而，目前对于高介 一 (l／E1)+( ￡)。其中E、E，。和E，分别为 电性能的陶瓷一聚合物复合材料进行综合论述 复合材料、陶瓷和聚合物的介电常数的实部 ； 的文献还比较少，为此，本文介绍这种复合材料 e”、 e1和 e2为虚部。 的介电理论模型，概述其制备方法及国内外的 串联排列和并联排列为复合材料的两种极 研究现状和应用，并展望未来的发展趋势。 端情况，大多情况下可认为是两相的混联排列 (见 Fig．3)，因此可以由上述的串联排列关系 2 复合材料的介电系数 式和并联排列的关系式得到混联排列的关系 两相材料进行复合，如果两者的介电系数 式：e—EV。e。其中 为常数 ，串联时为