半导体BaTiO3/PVDF两相复合材料的制备及介电性能研究

谢佳慧

摘    要：以PVDF为基体与BaTiO3进行两相复合，得到BaTiO3/PVDF两相复合材料的介电性能会得到很大程度的改善。本实验探索了BaTiO3/PVDF两相复合材料，研究有机聚合物基体的特性、原料比例和制备方法等，从而合成具有高介电性能的复合材料。通过实验发现，质量含量为90%的BaTiO3与质量含量为10%的PVDF复合时材料的介电常数可达到15932。

关键词：半导体钛酸钡;聚偏氟乙烯;复合材料;介电性能

一、材料与方法

（一）合成原料

（1）钛酸钡是钙钛矿型晶体结构，有三斜、斜方、四方、六方和立方五种晶型[1]，常温状态下介电常数可达5000多[2]，居里温度（120℃）附近，介电常数高达10000[3]。作为铁电体，钛酸钡极化时介电常数大，具有良好介电性能。使钛酸钡陶瓷具有更高的介电常数，是掺杂改性的关键。

（2）有机聚合物一般质量轻、柔韧性好。在外电场作用下介电损耗较低，但介电常数不高。常见有机聚合物介电性能见表1所示。

从表1中可看出，聚偏氟乙烯的介电常数在有机聚合物中偏高。

（二）半导体BaTiO3的制备

固相合成法原理：Ba（NO3）2+Ti=BaTiO3+N2O3

原料：Ba（NO3）2与Ti的物质的量之比为1：3，即取7.84g硝酸钡粉末，4.31g钛粉。

仪器：天平、研钵、压片机、磨具、坩埚片、马弗炉

步骤：（1）称取硝酸钡粉末和钛粉。（2）先把硝酸钡粉末研细，再放入钛粉仪器研磨30min。（3）将磨好的粉末装入磨具内放入压片机，压力为2MPa，保压时间60s。（4）将压好的片放在坩埚内，放入马弗炉烧结，550℃保温6h。（5）进行XRD测试。

（三）半导体BaTiO3/PVDF两相复合材料的制备

实验方法：控制变量法。通过改变钛酸钡与PVDF的质量比和体积比，制备出10中不同配比的复合材料，进而确定最佳比例。……