BST/PVDF层状复合材料的制备及其性能研究

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钛酸锶钡(BST)拥有较高的介电常数,较低的介质损耗;聚偏氟乙烯(PVDF)具备良好的柔性。为了在应用方面能够兼具二者各自的优势,两者的复合材料得到了非常广泛的研究。当前研究中,可穿戴电子设备,柔性显示材料等进展迅速,如柔性液晶、柔性OLED显示器等。柔性复合材料是其中重要的组成部分。因此BST/PVDF复合薄膜的研究就变得更有意义。  本文首先采用固相法制备出了钛酸锶钡粉体,然后将该粉体流延制备出单层BST生坯薄片,烧结后得到单层BST陶瓷薄片。同时还使用叠层烧结的方式得到了一系列不同厚度的BST陶瓷薄片。在此基础上采用2-2型和1-1型两种复合方式制备了不同类型的BST/PVDF复合薄膜。  对于2-2型复合薄膜,论文从PVDF∶NMP的浓度比例方面对复合薄膜各性能的影响进行了研究,同时研究了BST陶瓷薄片厚度对复合薄膜各性能的影响。研究发现,当制备薄膜所用均为单层BST陶瓷薄片时,随着PVDF∶ NMP浓度比例的降低(从1∶5到1∶10),其介电常数先增加后减少,介质损耗逐渐减小。各比例复合薄膜的介电常数在100Hz~10MHz下随频率均呈现出先下降后趋于平稳,最后再下降的趋势。各比例复合薄膜的介质损耗随频率均表现出先下降后上升最后再缓慢下降的趋势。当PVDF∶NMP=1∶8时,介电常数在100Hz下达到60。当制备薄膜所用PVDF∶ NMP浓度比例均为1∶8时,随着BST厚度的增加,复合薄膜的介电常数逐渐增加,介质损耗逐渐降低。不同厚度的BST陶瓷薄片制备的复合薄膜的介电常数随频率(100Hz~10MHz)的增加均呈现出先缓慢下降后趋于平稳,最后再缓慢下降的趋势。不同厚度的BST制备的复合薄膜的介质损耗随频率(100Hz~10MHz)均呈现出先趋于平稳,后增加的趋势。当复合薄膜中BST厚度对应为4层生坯片叠烧时,介电常数在100Hz下达到最大,此时介电常数为84。并且发现2-2型复合薄膜较之BST陶瓷薄片具有良好的柔性。  论文在2-2型复合方式的基础上制备出1-1型复合薄膜,研究了不同结构对复合薄膜性能的影响。研究发现,在100Hz~106Hz下,1-1型复合薄膜介电常数随频率增高缓慢降低,当频率为106Hz~107Hz时,介电常数开始迅速下降。介质损耗则在100Hz~10MHz内随频率的增高逐渐增大。在100Hz时,介电常数达到187.9,介质损耗为0.010。该类型复合薄膜与同样厚度的BST陶瓷薄片相比,具备一定的柔性。与2-2型复合薄膜相比,该类型复合薄膜的柔性大大降低。
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