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随着电子科技发展的突飞猛进,占无源封装器件最大比重的电容器在越来越多的领域获得了广泛的使用,在对电容器的产量需求逐年剧增的同时,对其性能也提出了越来越高的要求,不仅要求它们具有高储能、多功能、小型化等特性,而且希望它们具有轻型化、易加工、绿色环保等特点。因此,高性能的电容器介质材料就越发显得重要,但常用的无机陶瓷、有机聚合物介电材料都很难单独满足现代介电材料提出的高新要求,然而通过复合效应等工艺可制备出能同时兼备陶瓷高介电常数和聚合物易加工性的新型介电材料,因此研究陶瓷/聚合物基复合介电材料对现代介电材料的发展具有重要的现实意义。 本文以纳米BaTiO3为陶瓷填料、炭黑(CB)为导体填料,以环氧树脂(EP)为聚合物基体,运用机械球磨法配合模压固化工艺制备了纳米BaTiO3/EP复合材料和纳米BaTiO3/EP/CB复合材料。分别测试了其介电性能、力学性能,并对其微观结构、以及热稳定性进行了表征。结果表明: 纳米BaTiO3/EP复合材料的介电常数随着纳米BaTiO3含量的增加逐步增大,在其质量分数为40%时介电常数增幅最大,并在其质量分数为60%时取到最大值,同时,材料的介电损耗也随着纳米BaTiO3含量的增加略有增大。纳米BaTiO3/EP复合材料的拉伸强度和冲击强度在纳米BaTiO3质量分数为40%时分别取到最佳值,之后随着纳米BaTiO3含量的继续增加,材料的拉伸强度和冲击强度开始下降。从SEM分析可知,随着纳米BaTiO3含量的增加,其在环氧树脂基体中的填充密度越来越大,分散性也越来越好,断面形貌也呈现出韧性断裂特征,但过高的填充密度又会使得纳米BaTiO3粒子开始搭接团聚,从而使材料内部形成各种缺陷,导致其各项性能开始下降。且纳米BaTiO3粒子的加入增大了复合材料的热分解温度,提高了其热稳定性。 炭黑的加入及其含量对复合体系的各项性能有很大影响,在其体积分数为8%左右时使纳米BaTiO3/EP/CB复合材料发生了渗流转变,大幅提高了复合体系的介电常数,但也使其介电损耗增高了;在炭黑体积分数为4%时,纳米BaTiO3/EP/CB复合材料的拉伸强度、冲击强度分别比未加炭黑时提高了15%、19%,之后随炭黑含量的继续增加,力学性能开始急剧下降,说明炭黑对该复合体系的补强增韧效果有限。从材料断面形貌可以看出,当炭黑的含量超过4vol%时,材料的结构变得越来越疏松,当其体积分数超过12%时,几乎很难得到结合强度较好的复合材料。炭黑的加入也在一定程度上束缚了环氧树脂链段的热运动,提高了复合体系的热稳定性。 实验结果为陶瓷/聚合物复合介电材料和陶瓷/聚合物/导体复合介电材料的研究应用奠定了一定的基础。