聚芳醚腈基多维多尺度纳米复合介质薄膜的制备与性能研究
发布时间：2022-07-01 09:54
近年来,随着科技的迅速发展,新型微型化、轻量化和便携式电子器件的设计与制造以满足现代电容器的需求而引起了人们的极大关注,其中高性能电介质材料是影响元器件性能的关键因素。传统的陶瓷电介质材料具有较高的介电常数但其重量较大且质地易脆;聚合物电介质具有质轻、柔性等特点但其介电常数却相对较低。因此,要想实现聚合物基体与无机纳米粒子的优势互补,开发出兼具高介电常数和良好韧性的轻量化聚合物基复合材料是最理想的方式之一。聚芳醚腈（PEN）作为一类新型特种工程塑料,拥有优异的耐热性和韧性;此外,PEN因强极性氰基基团的存在使其介电常数达到4.0左右。本课题首先通过分子结构设计改变芳香二元酚结构类型制备获得了一系列玻璃化温度梯度和不同结构的聚芳醚腈树脂;其次,基于零维钛酸钡纳米粒子、一维碳纳米管、二维氧化石墨烯通过相应的物理或化学手段构建了新型多维多尺度纳米粒子;然后采用连续超声技术和溶液共混的方式将其引入至PEN基体中制备得到聚芳醚腈基纳米复合介质薄膜,详细地研究了不同构型、不同维度和不同尺寸纳米填料对PEN结构与性能的影响。（1）首先利用分子结构设计制备了一系列玻璃化温度梯度和不同构型的聚芳醚腈树脂...
【文章页数】：170 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 聚合物基复合介质薄膜发展现状及应用
1.2.1 研究现状简介
1.2.2 聚合物基复合介质薄膜的分类
1.2.3 聚合物基复合介质薄膜的应用
1.3 高性能聚合物及其多维多尺度纳米复合薄膜的研究进展
1.3.1 聚合物介质薄膜的应用
1.3.2 多维多尺度纳米材料的构筑与界面调控
1.3.3 聚合物基多维多尺度复合介质薄膜的制备方法
1.4 聚合物基复合介质薄膜的发展趋势及本课题选题依据
1.4.1 发展趋势及存在的问题
1.4.2 本课题选题依据
1.5 本课题主要研究内容及技术创新点
1.5.1 本论文的主要研究内容
1.5.2 本论文的创新点
第二章 聚芳醚腈的合成、结构与性能研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂及原料
2.2.2 不同结构聚芳醚腈及其薄膜的制备
2.2.3 单向拉伸聚芳醚腈薄膜的制备
2.2.4 测试表征仪器及测试方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 不同结构聚芳醚腈的结构表征
2.3.2 不同结构聚芳醚腈的特性粘度
2.3.3 不同结构聚芳醚腈的溶解性
2.3.4 不同结构聚芳醚腈薄膜性能研究
2.3.5 单向拉伸聚芳醚腈薄膜的性能研究
2.4 本章小结
第三章 基于BaTiO_3 的多尺度界面调控制备PEN基复合薄膜
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂及原料
3.2.2 零维BT的界面修饰及尺度调控
3.2.3 PEN基复合介质薄膜的制备
3.2.4 单向拉伸PEN/PANI-f-BT纳米复合薄膜的制备
3.2.5 测试表征仪器及测试方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 PEN/BT复合材料的结构与性能研究
3.3.2 PEN/BT@C纳米复合材料的结构与性能研究
3.3.3 PEN/PANI-f-BT纳米复合材料的结构与性能研究
3.3.4 PEN/BT-g-CuPc纳米复合材料的结构与性能研究
3.3.5 几种聚芳醚腈基纳米复合材料的性能对比
3.4 本章小结
第四章 基于CNTs的多维多尺度纳米材料构筑制备PEN基复合薄膜
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂及原料
4.2.2 一维CNTs的尺寸调控及多维多尺度纳米粒子的构筑
4.2.3 PEN基纳米复合薄膜的制备
4.2.4 测试表征仪器及测试方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 PEN/CNTs纳米复合材料的结构与性能研究
4.3.2 PEN/CNTs-g-BT纳米复合材料的结构与性能研究
4.4 本章小结
第五章 基于GO的多维纳米材料构筑制备PEN基复合薄膜
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验试剂及原料
5.2.2 三维CNTs-BT-GO纳米填料的构筑
5.2.3 PEN/CNTs-BT-GO纳米复合薄膜的制备
5.2.4 测试表征仪器及测试方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 CNTs-BT-GO纳米填料结构与形貌表征
5.3.2 PEN/CNTs-BT-GO纳米复合材料微观形貌分析
5.3.3 PEN/CNTs-BT-GO纳米复合材料的热学性能
5.3.4 PEN/CNTs-BT-GO纳米复合材料的力学性能
5.3.5 PEN/CNTs-BT-GO纳米复合材料的介电性能
5.4 本章小结
第六章 全文总结及展望
6.1 全文总结
6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚芳醚腈结构与性能的研究进展[J]. 蒲泽军,唐海龙,童丽芬,冯梦娜,王盼,贾坤,刘孝波. 中国材料进展. 2015(12)
[2]聚合物基复合介电材料的研究进展[J]. 马育红,张先宏,杨万泰. 北京化工大学学报(自然科学版). 2015(03)
[3]多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯高介电常数复合材料的制备与性能[J]. 王金龙,王文一,史菁元,李艳玲,高宁宁,刘正鑫,连伟涛. 复合材料学报. 2015(05)
[4]无机颗粒填充聚合物复合材料的介电性能研究[J]. 黄良,朱朋莉,梁先文,于淑会,孙蓉,汪正平. 材料导报. 2014(19)
[5]高储能密度介电材料研的究进展[J]. 黄佳佳,张勇,陈继春. 材料导报. 2009(S1)
[6]磁化率、电极化率、电位移等物理量的单位及其换算[J]. 袁方. 物探与化探. 2008(04)
[7]全有机电活性复合材料的研究进展[J]. 苑金凯,党智敏. 绝缘材料. 2007(03)
[8]拉伸流场对聚合物填充体系的分散混合作用[J]. 黄磊,欧相麟,吴世见. 中国塑料. 2006(09)
[9]集成化是无源元件发展的必然趋势[J]. 况延香,朱颂春,焦洪杰. 世界产品与技术. 2003(05)
[10]聚芳醚腈的合成与性能[J]. 刘孝波,蒋启泰,唐安斌,张欣苑,张军华,蔡兴贤. 四川联合大学学报(工程科学版). 1997(06)
博士论文
[1]锆钛酸钡钙纤维-聚偏氟乙烯复合介质的制备与储能性能[D]. 张月.哈尔滨理工大学 2019
[2]钛酸铜钙/聚偏氟乙烯复合介质的制备及介电性能研究[D]. 高亮.哈尔滨理工大学 2019
[3]基于BNNS的聚合物基复合材料的结构调控与介电储能性能研究[D]. 刘飞华.武汉理工大学 2018
[4]高储能密度聚偏氟乙烯基复合介质的制备与性能研究[D]. 张昌海.哈尔滨理工大学 2017
[5]金属酞菁/聚芳醚腈功能复合材料研究[D]. 蒲泽军.电子科技大学 2016
[6]高介电聚芳醚腈基复合材料的制备与性能[D]. 黄旭.电子科技大学 2016
[7]高介电低损耗聚合物纳米复合材料的可控制备与性能调控[D]. 杨科.上海交通大学 2015
[8]多壁碳纳米管的表面修饰与聚芳醚腈复合材料[D]. 詹迎青.电子科技大学 2013
[9]聚醚砜基高介电常数复合材料的研究[D]. 王法军.华中科技大学 2009
[10]单双光子聚合法结合制备引入缺陷的光子晶体及其色散性质的研究[D]. 沈晓霞.山东大学 2009
硕士论文
[1]复合介质材料的制备及其介电性能的研究[D]. 张路.华中科技大学 2017
[2]纳米钛酸钡/环氧树脂复合材料的制备和性能研究[D]. 卢同红.武汉理工大学 2009
本文编号：3654022
【文章页数】：170 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 聚合物基复合介质薄膜发展现状及应用
1.2.1 研究现状简介
1.2.2 聚合物基复合介质薄膜的分类
1.2.3 聚合物基复合介质薄膜的应用
1.3 高性能聚合物及其多维多尺度纳米复合薄膜的研究进展
1.3.1 聚合物介质薄膜的应用
1.3.2 多维多尺度纳米材料的构筑与界面调控
1.3.3 聚合物基多维多尺度复合介质薄膜的制备方法
1.4 聚合物基复合介质薄膜的发展趋势及本课题选题依据
1.4.1 发展趋势及存在的问题
1.4.2 本课题选题依据
1.5 本课题主要研究内容及技术创新点
1.5.1 本论文的主要研究内容
1.5.2 本论文的创新点
第二章 聚芳醚腈的合成、结构与性能研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂及原料
2.2.2 不同结构聚芳醚腈及其薄膜的制备
2.2.3 单向拉伸聚芳醚腈薄膜的制备
2.2.4 测试表征仪器及测试方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 不同结构聚芳醚腈的结构表征
2.3.2 不同结构聚芳醚腈的特性粘度
2.3.3 不同结构聚芳醚腈的溶解性
2.3.4 不同结构聚芳醚腈薄膜性能研究
2.3.5 单向拉伸聚芳醚腈薄膜的性能研究
2.4 本章小结
第三章 基于BaTiO_3 的多尺度界面调控制备PEN基复合薄膜
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂及原料
3.2.2 零维BT的界面修饰及尺度调控
3.2.3 PEN基复合介质薄膜的制备
3.2.4 单向拉伸PEN/PANI-f-BT纳米复合薄膜的制备
3.2.5 测试表征仪器及测试方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 PEN/BT复合材料的结构与性能研究
3.3.2 PEN/BT@C纳米复合材料的结构与性能研究
3.3.3 PEN/PANI-f-BT纳米复合材料的结构与性能研究
3.3.4 PEN/BT-g-CuPc纳米复合材料的结构与性能研究
3.3.5 几种聚芳醚腈基纳米复合材料的性能对比
3.4 本章小结
第四章 基于CNTs的多维多尺度纳米材料构筑制备PEN基复合薄膜
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂及原料
4.2.2 一维CNTs的尺寸调控及多维多尺度纳米粒子的构筑
4.2.3 PEN基纳米复合薄膜的制备
4.2.4 测试表征仪器及测试方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 PEN/CNTs纳米复合材料的结构与性能研究
4.3.2 PEN/CNTs-g-BT纳米复合材料的结构与性能研究
4.4 本章小结
第五章 基于GO的多维纳米材料构筑制备PEN基复合薄膜
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验试剂及原料
5.2.2 三维CNTs-BT-GO纳米填料的构筑
5.2.3 PEN/CNTs-BT-GO纳米复合薄膜的制备
5.2.4 测试表征仪器及测试方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 CNTs-BT-GO纳米填料结构与形貌表征
5.3.2 PEN/CNTs-BT-GO纳米复合材料微观形貌分析
5.3.3 PEN/CNTs-BT-GO纳米复合材料的热学性能
5.3.4 PEN/CNTs-BT-GO纳米复合材料的力学性能
5.3.5 PEN/CNTs-BT-GO纳米复合材料的介电性能
5.4 本章小结
第六章 全文总结及展望
6.1 全文总结
6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚芳醚腈结构与性能的研究进展[J]. 蒲泽军,唐海龙,童丽芬,冯梦娜,王盼,贾坤,刘孝波. 中国材料进展. 2015(12)
[2]聚合物基复合介电材料的研究进展[J]. 马育红,张先宏,杨万泰. 北京化工大学学报(自然科学版). 2015(03)
[3]多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯高介电常数复合材料的制备与性能[J]. 王金龙,王文一,史菁元,李艳玲,高宁宁,刘正鑫,连伟涛. 复合材料学报. 2015(05)
[4]无机颗粒填充聚合物复合材料的介电性能研究[J]. 黄良,朱朋莉,梁先文,于淑会,孙蓉,汪正平. 材料导报. 2014(19)
[5]高储能密度介电材料研的究进展[J]. 黄佳佳,张勇,陈继春. 材料导报. 2009(S1)
[6]磁化率、电极化率、电位移等物理量的单位及其换算[J]. 袁方. 物探与化探. 2008(04)
[7]全有机电活性复合材料的研究进展[J]. 苑金凯,党智敏. 绝缘材料. 2007(03)
[8]拉伸流场对聚合物填充体系的分散混合作用[J]. 黄磊,欧相麟,吴世见. 中国塑料. 2006(09)
[9]集成化是无源元件发展的必然趋势[J]. 况延香,朱颂春,焦洪杰. 世界产品与技术. 2003(05)
[10]聚芳醚腈的合成与性能[J]. 刘孝波,蒋启泰,唐安斌,张欣苑,张军华,蔡兴贤. 四川联合大学学报(工程科学版). 1997(06)
博士论文
[1]锆钛酸钡钙纤维-聚偏氟乙烯复合介质的制备与储能性能[D]. 张月.哈尔滨理工大学 2019
[2]钛酸铜钙/聚偏氟乙烯复合介质的制备及介电性能研究[D]. 高亮.哈尔滨理工大学 2019
[3]基于BNNS的聚合物基复合材料的结构调控与介电储能性能研究[D]. 刘飞华.武汉理工大学 2018
[4]高储能密度聚偏氟乙烯基复合介质的制备与性能研究[D]. 张昌海.哈尔滨理工大学 2017
[5]金属酞菁/聚芳醚腈功能复合材料研究[D]. 蒲泽军.电子科技大学 2016
[6]高介电聚芳醚腈基复合材料的制备与性能[D]. 黄旭.电子科技大学 2016
[7]高介电低损耗聚合物纳米复合材料的可控制备与性能调控[D]. 杨科.上海交通大学 2015
[8]多壁碳纳米管的表面修饰与聚芳醚腈复合材料[D]. 詹迎青.电子科技大学 2013
[9]聚醚砜基高介电常数复合材料的研究[D]. 王法军.华中科技大学 2009
[10]单双光子聚合法结合制备引入缺陷的光子晶体及其色散性质的研究[D]. 沈晓霞.山东大学 2009
硕士论文
[1]复合介质材料的制备及其介电性能的研究[D]. 张路.华中科技大学 2017
[2]纳米钛酸钡/环氧树脂复合材料的制备和性能研究[D]. 卢同红.武汉理工大学 2009
本文编号：3654022
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