為提高電子設(shè)備的高溫可靠性,需要通過一定的手段降低聚合物的介電損耗并提高其導(dǎo)熱系數(shù)。根據(jù)填充組分不同,可其歸類為全有機聚合物電介質(zhì)、和三元或多元雜化體系、陶瓷填充聚合物電介質(zhì)和導(dǎo)電填料填充聚合物電介質(zhì)。
全有機聚合物電介質(zhì)
全有機類電介質(zhì)材料是一個重要的研究方向,基于其更好的生物相容性,可廣泛用于藥物釋放、人工肌肉以及生物化學(xué)特性研究,全有機復(fù)合電介質(zhì)本質(zhì)上也是復(fù)合一些具有高介電常數(shù)或?qū)щ娦缘木酆衔锊牧稀?/p>
三元或多元雜化體系
近年來,研究者綜合了傳統(tǒng)的陶瓷聚合物和導(dǎo)電填料聚合物二元體系的優(yōu)點,探索了很多三元或多元雜化體系。Yao等人制備了三相MWCNT-BaTiO 3-PVDF復(fù)合材料,在多壁碳納米管和鈦酸鋇的含量分別為1%和15%時,復(fù)合電介質(zhì)材料的介電常數(shù)高達(dá)151,介電損耗為0.08,是二元聚偏氟乙烯/鈦酸鋇體系的10倍,同時,還保持了二元體系較低的介電損耗和良好的加工性能。
陶瓷填充聚合物電介質(zhì)
往聚合物基體中添加具有高介電常數(shù)的鐵電陶瓷粉末是最早獲得高介電常數(shù)聚合物電介質(zhì)材料的主要方法,但在較高的陶瓷粉末填充量下,復(fù)合材料介電常數(shù)的增強效果有限,更會導(dǎo)致該類電介質(zhì)材料加工上的困難和力學(xué)強度的降低。此外,由于納米尺寸效應(yīng),使得目前發(fā)展小于5μm的高介電薄膜材料受到極大挑戰(zhàn),嚴(yán)重制約了陶瓷聚合物電介質(zhì)材料的廣泛應(yīng)用。
導(dǎo)電填料填充聚合物電介質(zhì)
往聚合物中添加一些導(dǎo)電填料,在滲流閾值附近,復(fù)合材料的介電性能會發(fā)生滲流突變。尤其是添加具有高長徑比的碳納米管和石墨烯材料時,很少的填料量就能獲得具有較高介電常數(shù)的電介質(zhì)材料,且保持了聚合物本身良好的韌性和機械強度。然而滲流體系最大的缺陷是,在滲流閾值附近填料間容易形成導(dǎo)電通路,導(dǎo)致材料產(chǎn)生較大的介電損耗,嚴(yán)重影響電介質(zhì)的使用壽命和安全性。
在微型電容器體積受限的情況下要發(fā)展功率大、安全系數(shù)高的電容器元件必須使用具有更高介電常數(shù)和更低介電損耗的電介質(zhì)材料。聚合物材料除機械強度良好、質(zhì)輕柔韌外,還具有損耗低、成膜性好和成本低廉等優(yōu)點,因此成為目前熱控制領(lǐng)域的理想材料,特別是在電氣電子領(lǐng)域。
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