随着电子产业和电子信息技术的超高速发展,传统电容器材料面临着巨大的挑战,而具有高介电常数、低介电损耗的介电聚合物纳米材料复合材料在微电子领域引起了广泛的关注,例如:集成薄膜电容器、人工肌肉电致收缩系统和电应力控制装置等。通常,提高介电常数的主要方法是在聚合物基质中引入高介电常数的纳米陶瓷填料或导电填料。这类填料虽然具有较高的介电常数,但引入到基体材料中,由于其容易发生团聚的性质,导致纳米复合材料的介电损耗大幅度增加并且击穿强度明显下降。因此,制备高介电常数、低介电损耗的纳米复合材料具有重大意义。本论文中所研究的多壁碳纳米管/聚合物纳米复合材料是以碳纳米管(MWCNT)为主要填料,基体材料选择具有低介电损耗的聚苯乙烯(PS),通过对多壁碳纳米管不同的改性方式,在填料表面接枝绝缘层,以达到降低介电损耗的目的,从而制备多壁碳纳米管/聚苯乙烯纳米复合材料,具体实验内容如下:(1)以简单的表面改性方式,使MWCNT表面携带具有链转移性质的巯基基团,在自由基聚合过程中,将未反应完的聚苯乙烯链段通过链转移过程,接枝到MWCNT表面,形成一层聚苯乙烯壳层结构。研究不同填料含量时,复合材料表现出不同的介电性能。通过透射电子显微镜、热失重分析和核磁共振分析得知,聚苯乙烯壳层在MWCNT成功接枝。随着MWCNT含量的增加,复合材料的热稳定性越高。并且复合材料具有较高的介电常数为214(100 Hz时),较低的体积分数(4 wt%)时的介电损耗为2.23(100 Hz时),表明这种改性方法是改善纳米复合材料介电性能的有效途径。(2)通过实验室自制的RAFT试剂,利用RAFT试剂可控聚合的有利因素,以不同的单体比例来制备不同壳层厚度的MWCNT填料。核磁、热失重分析和透射电子显微镜等实验结果表明,MWCNT表面成功包覆聚苯乙烯有机壳层,并且壳层的厚度根据单体添加的比例有着明显的差别。当不同种类的填料引入的聚合物基质中时,各类复合材料表现出不同的介电行为。当三种不同的填料含量达到0.6%时,MWCNTOH/PS复合材料的介电常数达到11.5,而介电损耗的值也处于很高值,大约在0.085左右。而经过改性之后的复合材料虽然在常数的数值上下降一半左右,但是介电损耗的值下降显著,从0.085降低到0.01左右,下降了7倍。并且将改性之后的复合材料进行对比,不难看出聚合物壳层越厚,其介电损耗抑制的明显,并且在介电常数上仍保持一个较高的水准。这表明,我们改变聚合物壳层厚度调控复合材料的介电性能的目的已经达到,并且对于极性和频率依赖性的改善也有着显著的效果。