高性能薄膜电容器关键材料的研究

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雅宝题库解析：
摘 要随着电子设备更新换代周期的缩短，轻薄短小及数字化要求的提高，广泛使用的电容器向高储能、小型化以及有利于环保的方向发展。因此需要开发具有良好介电性能，低介电损耗，同时又具有良好力学性能的介电材料，作为电荷储存的薄膜，按照有机薄膜电容器的制备工艺生产大电容值的电力电容器。目前，向聚合物中掺杂无机填料，制备具有高介电性能及聚合物优良的力学性能和成膜性的复合材料成为热点。本文以共混理论和渗流理论为指导，选用具有优良绝缘性能、价格低廉且应用广泛的聚丙烯（PP）材料作为聚合物基体，以纳米BaTiO3陶瓷、金属Al粉、半导体Bi2S3纳米颗粒为填料，采用溶液共混以及萃取法制备出聚丙烯基两相、三相介电复合材料；研究了介电性能随无机填料的含量、测试频率以及温度的变化关系，并结合扫描电镜表征复合材料的微观结构；考察并研究了不同工艺、偶联剂以及叠层结构对复合材料性能的影响。结果表明，聚丙烯基复合材料具有优异的介电性能与温度稳定性；掺杂不同性质、不同形貌的无机填料的复合材料的渗流阈值不同，介电常数也不同，大长径比的无机填料可以大幅度提高复合材料的介电常数；选择合适的偶联剂用量和萃取工艺可以改善无机填料在聚合物基体中的分散性，从而提高复合材料的介电性能，设计合适的复合材料层叠结构能够有效降低体系的介电损耗。近年来，介电复合材料领域的报道侧重于材料的合成，电容器的制作难点在于薄膜以及电极的制作。本文针对电容器的特点，制得复合材料薄膜并对其进行加工，采用溅射电极以及卷绕工艺成功制作出聚丙烯基复合材料薄膜电容器，并测试了电容器的电容、损耗、温度稳定性以及耐击穿电压等关键指标，获得了性能优异的电容器。