镍填充聚偏氟乙烯复合材料的制备及性能研究

何光森 赵 涛 朱朋莉 孙 蓉 于淑会 杜如虚,2

(1.中国科学院深圳先进技术研究院，广东深圳518055；2.香港中文大学，香港999077)

0 引言

获得具有高介电常数、机械强度和能量密度的介电材料已成为介电材料研究领域的热点[1-3]。它们在许多领域均有应用，如埋入式电容器件，高密度集成电路，生物工程等领域[4-6]。填充有铁电陶瓷的复合材料具有较好的介电响应特性，但其填充量往往超过50vol%，在较高的填充量时容易失去其柔韧性[7-8]。而导电颗粒-高分子聚合物型的介电材料在较低填充量时便可获得较高的介电常数，从而使复合材料具有较好的力学性能和加工性能[9-10]。根据渗流理论，导电颗粒的体积分数f，渗流域值fc，复合材料的介电常数k之间的相互关系为[6]：

其中，km为基体的介电常数，s为临界系数。当金属填充物的体积分数在接近渗流域值时，复合材料的介电常数和电导率会显著增加。

Qi et al.[8]研究了Ag/epoxy复合材料的介电性能，22vol%的添加量时其介电常数可达308。Dang et al.[7]和Xuetal.[9]研究了测试频率低于106Hz时Ni/PVDF复合材料的介电性能。Li et al.[10]利用外加磁场采用程序降温的方法制备了Ni/PVDF复合材料，在5vol%的添加量时其介电常数可达100。然而，这些研究大多集中在测试频率为107Hz以下时复合材料的介电性能，侧重分析颗粒的尺寸、表面修饰状态及分散效果对其介电性能的影响，很少考察测试频率大于107Hz时复合材料的介电性能，有关填料对基体结晶度的影响研究较少。随着人们对电子器件使用频率越来越高和器件良好散热性能的应用需求，研究材料在高频下的介电性能、电学性能和热学性能就显得尤为重要。……