后处理工艺对PVDF基复合材料微结构及介电性能的影响研究

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:eyoujin
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
聚偏氟乙烯(PVDF)具有很强的压电性和热释电性,化学性能稳定,易于制备成大面积的柔韧薄膜,在柔性储能器件、传感器、生物医学等方面得到了广泛应用。PVDF常见的三种晶型分别为α相、β相、γ相,其中β相是极性相,压电性能很强,晶胞中有很多自发极化,在施加外电场的作用下可以实现高度取向,因此要提升PVDF薄膜的电学性能,从根本上要提高β相的含量。近些年国内外很多研究学者为提高PVDF薄膜中β相的含量做了一定的研究性实验,探究出一些实验方法和条件,但是其中一些实验方法比较繁琐,实验条件难以达到。而相比之下将PVDF薄膜进行退火以及单轴拉伸处理易于操作,具备较高的可行性,受到研究者的广泛关注。本文以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体,选择两种无机陶瓷材料Ba Ti O3和Ti C为填料,制备出不同掺杂比例的PVDF基复合薄膜,将制备的薄膜在一定条件下进行退火和拉伸处理,控制不同的退火温度、退火时长、拉伸速率、拉伸倍率,制备出所需要的复合薄膜。对经过后处理的薄膜的结构及性能进行表征,研究了不同退火温度、时长,拉伸速率、倍率对PVDF薄膜形貌、晶型结构以及介电性能的影响。XRD分析表明,退火拉伸处理促进了PVDF分子由α相到β相的转变,尤其是高速拉伸产生了大量的极性β相。DMA分析表明,退火处理能够有效提高PVDF薄膜的储能模量,但是拉伸却会降低PVDF薄膜的储能模量。宽频介电谱分析表明,把退火温度控制在80oC-120oC,PVDF纯膜的介电常数随着退火温度的增加呈现先变大后减小的趋势。当退火温度为100oC时,PVDF纯膜的最大介电常数为11.65。当退火温度升高至120oC时,15wt%Ba Ti O3/PVDF复合薄膜的介电常数提高至最大值12.08,30wt%Ti C/PVDF复合薄膜的介电常数提高至最大值214.53。实验结果进一步表明,退火时长、拉伸速率和倍率的适当提高也有利于复合薄膜介电性能的提升。例如,当退火时长从2h提升到4h时在120oC的条件下,15wt%Ba Ti O3/PVDF复合薄膜的介电常数由11.83提高至12.08;当拉伸速率从5mm/min提高至15mm/min、拉伸倍率从87%增加至112%时,复合薄膜的介电常数均有所增加。介电损耗和电导率基本和介电常数呈现正相关的关系,PVDF纯膜的介电损耗在经过退火拉伸处理后有所上升,15wt%Ba Ti O3/PVDF复合薄膜的介电损耗经退火处理后则略有降低;30wt%Ti C/PVDF复合薄膜的介电损耗经80oC和120oC退火处理后出现了显著增加,这与其激增的介电常数成正比。经100oC退火处理后,103Hz测试频率下复合薄膜的介电损耗稳定在0.1-0.25之间。PVDF纯膜和复合薄膜的电导率在经过退火拉伸处理后都在不断增加,纯膜的电导率从5.8×10-6/S/cm提升到2×10-5/S/cm,15wt%Ba Ti O3/PVDF复合薄膜的电导率从7.5×10-6/S/cm提升到3.4×10-5/S/cm,30wt%Ti C/PVDF复合薄膜的电导率从1.2×10-5/S/cm提升到6.7×10-5/S/cm。上述实验结果表明,退火拉伸处理明显改善了PVDF纯膜及复合薄膜的结晶度,退火处理减少了薄膜中孔洞等缺陷,促进了晶体内分子链的运动,并进一步促进了PVDF基体中填料的均匀分散,进而促进了复合薄膜介电性能的提升。
其他文献
熔融沉积成型(FDM)3D打印技术可以方便快捷地制造出任意形状的复杂结构,能够节省大量的材料成本,并且不需要任何的模具以及后期繁琐的组装拼接。然而,通过FDM技术制造的3D打印产品通常缺乏功能特性,并且机械性能较差,因此限制了它们在某些特殊领域的应用。形状记忆聚合物和FDM打印技术的结合为智能材料的个性化制造成型提供了新的机会,也可称之为4D打印。本研究通过将纳米Fe3O4粒子和纤维素纳米纤维(C
学位
背景肌萎缩侧索硬化(Amyotrophic lateral sclerosis,ALS)是上、下运动神经元同时受累,具有致残性的神经系统变性疾病。该病临床表现与发病部位、疾病进展密切相关。病情演变
本文主要研究了受到随机扰动的肿瘤-免疫模型的动力学行为,该模型描述了细胞毒性T淋巴细胞对具有免疫原性肿瘤细胞的生长的反应.本文使用的主要方法有随机Lyapunov分析、随机
辛向量空间是被赋予了辛结构的向量空间,辛结构是一种斜称耦对的结构,最早在数学领域被Abel研究过,并与复结构混名,后被Weyl于1938年正式更为此名,中文翻译大约在1944年由华
高熵合金是合金化领域内的重大突破,相比较传统合金,高熵合金具有独特的多主元效应,其产生的高熵效应可以大幅度增强元素间的相容性,使高熵合金在快速凝固后可形成面心立方、体心立方等简单结构的固溶体。目前对于高熵合金的研究大多数集中于熔铸的块体材料,而熔铸又一定程度上约束了高熵合金块体材料的制备尺寸与冷却速率,此外高熵合金的成分中一般含有较为昂贵的元素(如镍、钴和钛等),这些因素会对高熵合金的制造成本产生
老龄化作为人类社会经济发展的必然结果,目前已成为多数国家共同面临的发展问题。我国于2000年开始步入老龄化社会,65岁以上人口占总人口比重至2019年已高达12.6%。加之经济水平与医疗卫生事业的迅速发展,近年来我国医疗卫生支出急速增加,同时出现了不少问题。譬如,医疗卫生支出的增长速度远大于GDP的变化幅度,但在GDP中占比低于世界平均水平;政府公共卫生支出在卫生总支出中占比偏低;城镇居民医疗卫生
学位
烟粉虱Bemisia tabaci(Gennadius),是半翅目、粉虱科昆虫。烟粉虱作为世界上最具破坏性的吸食性农业害虫之一,已经造成了全球多地域的严重经济损失。目前比较有效的昆虫综合治理方式为化学防治,新烟碱类杀虫剂因具有独特的作用机制,低毒高效等优势特点被广泛应用。噻虫嗪(thiamethoxam)作为第二代新烟碱类杀虫剂的代表,已经在田间广泛推广使用,但也正是由于其长期大量施用,田间烟粉虱
随着社会的不断发展,运输业也在不断地发展,尤其是海上运输以及到了一个蓬勃发展的阶段。我国对于船舶制造业的物流规划管理研究并不深入,都是基于国外研究结论,所以本文以中
音乐基于生活,音乐知识本来就来源于生活.音乐课堂教学与生活的联系很紧密,音乐教育生活化是将音乐学习与幼儿的实际生活相连接,可以将艺术性的艺术知识还原于幼儿的现实生活
鸡白痢是由鸡白痢沙门菌引起的一种严重危害家禽生产的可经垂直传播的传染病。《国家中长期动物疫病防治规划(2012-2020年)》将其确定为优先防治病种,对种鸡群提出净化要求。