石墨烯树脂负介电材料的制备及其机理研究

发布时间：2022-12-04 21:02

　　近年来,介电常数为负值的负介电材料引起了研究人员的广泛关注。由于其独特的负介电性能,负介电材料在超导体、滤波器、电容器、电磁屏蔽和吸波等领域有着广泛应用。本文以树脂为绝缘基体,以石墨烯（GR）为导电填料,采用机械压制的方法制备石墨烯树脂复合材料,并获得射频频段的负介电性能。通过对其微观结构和物相组成的调节,实现对负介电常数的调控。采用场发射扫描电镜、X射线衍射分析仪和X射线光电子能谱对复合材料的微观结构和物相组成进行测试和表征,用阻抗分析仪对复合材料的介电性能（交流电导率、阻抗、介电常数和介电损耗）进行测试和分析,并利用Zsimpwin阻抗分析软件对复合材料内部进行等效电路拟合,结合逾渗理论、Lorentz模型、Drude模型和等效电路模型研究石墨烯树脂复合材料中负介电产生的机理。具体研究内容如下:（1）以酚醛树脂（PR）为基体,以石墨烯为导电相,用机械压制的方法制备了石墨烯-酚醛树脂（GR-PR）复合材料以获得可调控的弱负介电性能。当GR的含量从8 vol%增加到13 vol%时,观察到交流电导率的数值显著增加,即逾渗现象。当GR的含量达到或者超过13 vol%时,由于复合材料中形成... 

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 介电常数和负介电常数模型
        1.2.1 符合Drude模型的负介电常数
        1.2.2 符合Lorentz模型的负介电常数
        1.2.3 “双纳米线”模型的负介电常数
    1.3 负介电材料的研究现状
        1.3.1 以金属为导电填料的负介电材料
        1.3.2 以碳材料为导电填料的负介电材料
    1.4 负介电材料的应用
    1.5 本论文的研究目的与研究内容
        1.5.1 本论文的研究目的和意义
        1.5.2 本论文的研究内容
第二章 石墨烯树脂负介电材料的制备与性能测试
    2.1 实验原料
    2.2 实验设备
    2.3 样品制备
        2.3.1 石墨烯-酚醛树脂复合材料的制备
        2.3.2 碳纳米管-石墨烯-酚醛树脂复合材料的制备
        2.3.3 石墨烯-丙烯酸聚氨酯复合材料的制备
    2.4 物相分析与结构表征
    2.5 介电性能测试
第三章 石墨烯-酚醛树脂复合材料的负介电性能
    3.1 GR-PR复合材料的微观结构
    3.2 GR-PR复合材料的交流电导率
    3.3 GR-PR复合材料的介电性质
        3.3.1 GR-PR复合材料的介电常数实部
        3.3.2 GR-PR复合材料的介电损耗
    3.4 GR-PR复合材料的阻抗与等效电路分析
    3.5 本章小结
第四章 碳纳米管对石墨烯-酚醛树脂复合材料介电性能的调控
    4.1 物相组成和微观结构
    4.2 CNTs-GR-PR复合材料的交流电导率
    4.3 CNTs-GR-PR复合材料的介电性质
    4.4 CNTs-GR-PR复合材料的介电损耗
    4.5 本章小结
第五章 石墨烯-丙烯酸聚氨酯复合材料的负介电性能
    5.1 GR-APU复合材料的微观结构
    5.2 GR-APU复合材料的交流电导率
    5.3 GR-APU复合材料的电抗与等效电路
    5.4 GR-APU复合材料的介电性质
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
附录: 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的成果
附件


【参考文献】：
博士论文
[1]异质复合材料的原位制备与双负性能[D]. 孙凯.山东大学 2017
[2]人工电磁超材料波导的物理特性及其在光子器件上的应用[D]. 何应然.浙江大学 2013
[3]多频电磁超材料关键技术及应用研究[D]. 钟靖平.电子科技大学 2013
[4]金属合金材料光频介电性质及其表面等离激元性能研究[D]. 杨广.清华大学 2013
[5]超材料的电磁特性与应用研究[D]. 陈曦.国防科学技术大学 2013

硕士论文
[1]基于超材料理论的新型微带天线设计与研究[D]. 叶俊.南京航空航天大学 2012



本文编号：3708986