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《高介電常數(shù)低介電損耗新型陶瓷雜化碳納米管及其環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、碩士學(xué)位論文論文題目高介電常數(shù)低介電損耗新型陶瓷雜化碳納米管及其環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的研究研究生姓名沈逸飛指導(dǎo)教師姓名顧嬡娟（教授）專業(yè)名稱材料學(xué)研究方向先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料論文提交日期2014年5月中文摘要高介電常數(shù)低介電損耗層狀樹脂基復(fù)合材料的研究2高介電常數(shù)低介電損耗新型陶瓷雜化碳納米管及其環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的研究中文摘要高介電常數(shù)低介電損耗新型陶瓷雜化碳納米管及其環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的研究中文摘要具有高介電常數(shù)的新型介電材料在信息技術(shù)、微電子、電力工程、國(guó)防科技等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景，因此引起人們的廣泛關(guān)注。目前制
2、備高介電常數(shù)材料的主要方法為將導(dǎo)體或介電陶瓷等功能體加入聚合物基體中制成復(fù)合材料。但是導(dǎo)體/聚合物復(fù)合材料和介電陶瓷/聚合物復(fù)合材料各具特色，前者主要是當(dāng)導(dǎo)體的添加量達(dá)到滲流閾值時(shí)，材料可以得到很高的介電常數(shù)，但同時(shí)也具有很高的介電損耗，這不僅會(huì)造成能源的浪費(fèi)，并且也將縮短設(shè)備的使用壽命。而介電陶瓷/聚合物復(fù)合材料要獲得高介電常數(shù)一般應(yīng)加入高含量的介電陶瓷，不利于加工，并可能降低材料的柔性和機(jī)械性能。因此，人們開始研制導(dǎo)體/介電陶瓷/聚合物三元復(fù)合材料，以期集成兩類二元復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，如何通過設(shè)計(jì)新穎的三元復(fù)合
3、材料來(lái)研制具有高介電常數(shù)、低介電損耗樹脂基復(fù)合材料成為擺在目前的一個(gè)有趣而極富挑戰(zhàn)性的課題。本文即是圍繞這個(gè)課題展開。首先，采用簡(jiǎn)單的方法合成了一種新型混雜功能體（LTNOx-CNT），通過在碳納米管（CNT）表面接枝納米級(jí)的鋰鈦摻雜的氧化鎳（LTNO）得到。這種混雜功能體不是經(jīng)過簡(jiǎn)單的物理共混得到，而是兩種無(wú)機(jī)粒子之間用化學(xué)鍵相連，此舉不但能有效地將兩種不同的無(wú)機(jī)粒子有機(jī)地粘結(jié)成一個(gè)整體的功能體，更有趣的是無(wú)機(jī)粒子表面的有機(jī)基團(tuán)能輔助無(wú)機(jī)粒子與聚合物基體良好地結(jié)合，減少相界面之間的空洞。值得一提的是，接枝于CNT表面
4、的納米陶瓷LTNO能有效隔絕CNT的相互接觸，改善其在樹脂基體中的分散性，因而有利于制備具有高介電常數(shù)、低介電損耗的復(fù)合材料。在此基礎(chǔ)上，制備了LTNOx-CNT/環(huán)氧（EP）樹脂復(fù)合材料。為了評(píng)價(jià)LTNOx-CNT的功能以及LTNO與CNT的相互作用及其效應(yīng)，同時(shí)分別研究了酸化的碳納米管（aCNT）/EP、LTNO/CNT/EP和LTNO/EP復(fù)合材料的介電性能。研究結(jié)果表明，aCNT用量為0.5wt%，接枝所用的LTNO量也為0.5wt%時(shí)，得到的復(fù)合材料中CNT的分散性得到良好改善；與aCNT0.5/EP復(fù)合材料
5、相比，1Hz時(shí)該復(fù)合I中文摘要高介電常數(shù)低介電損耗新型陶瓷雜化碳納米管及其環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的研究材料的介電常數(shù)由570上升至779，介電損耗從1440降至0.981；介電性能大幅提高的原因在于LTNO對(duì)CNT的接枝有良好的空間阻隔效應(yīng)，從而改善了CNT的分散性；而隔離的CNT在基體中形成的微電容數(shù)激增導(dǎo)致復(fù)合材料介電常數(shù)提高，同時(shí)表面的LTNO陶瓷粒子減少了CNT直接連接而造成高的介電損耗。對(duì)復(fù)合材料的復(fù)合阻抗譜進(jìn)行了模擬，得到了擬合性最佳的等效電路，并由此解釋了LTNOx-CNT/EP復(fù)合材料中CNT的分散性對(duì)材料
6、介電性能的影響。LTNOx-CNT/EP復(fù)合材料的突出介電性能表明本文提出的方法為高介電常數(shù)、低介電損耗材料的制備提供了新途徑。最后，為進(jìn)一步增加介電常數(shù)，利用微波固化中產(chǎn)生的能量能使環(huán)氧樹脂快速固化而減少CNT的沉降的這個(gè)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種利用微波固化的m-LTNOx-CNT/EP樹脂復(fù)合材料，同時(shí)分別研究了微波固化的對(duì)比材料m-aCNT/EP、m-LTNO/CNT/EP和m-LTNO/EP復(fù)合材料的介電性能。研究結(jié)果表明，在相同LTNO的添加量下，m-(LTNOx-CNT)0.5/EP的介電常數(shù)可提高到m-LTNOx
7、/EP的26.5倍，而介電損耗僅提高了11.5倍，在相同aCNT的添加量下，m-(LTNOx-CNT)0.5/EP的介電常數(shù)可提高到m-aCNT0.5/EP的1.04倍，而介電損耗僅為m-aCNT0.5/EP的0.0076倍。說(shuō)明使用LTNO接枝CNT后，在LTNO和CNT用量都較少的情況下，能使復(fù)合材料得到較高的介電常數(shù)，同時(shí)，其介電損耗也能維持較低的值。微波體系的介電性能的大幅提升不僅源于LTNO接枝于CNT表面后形成的空間阻隔效應(yīng)，即接枝少量的LTNO陶瓷粒子能有效地降低CNT間的團(tuán)聚，值得一提的是，微波固化使得
8、環(huán)氧樹脂快速固化而減少CNT沉降時(shí)間來(lái)改善CNT在基體中的分散性，大幅度提高復(fù)合材料中微電容數(shù)量的同時(shí)，通過屏蔽漏導(dǎo)電流、降低遂穿電流來(lái)降低介電損耗。關(guān)鍵詞：介電常數(shù)，介電損耗，碳納米管，環(huán)氧樹脂，分散性作者：沈逸飛指導(dǎo)老師：顧嬡娟（教授）IIStudyonceramic-carbonnanotubehybridsandcompo
