碳纳米管填充的高介电常数聚合物基复合电介质材料

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1、2006年4月电工技术学报Vol.21No.4第21卷第4期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYApr.2006碳纳米管填充的高介电常数聚合物基复合电介质材料1,21,2王岚党智敏(1.北京化工大学纳米材料先进制备技术与应用科学教育部重点实验室北京1000292.北京化工大学北京市新型高分子材料制备与工艺重点实验室北京100029)摘要介绍了碳纳米管电性能及其功能化改性、以及利用碳纳米管掺杂聚合物制备柔性高介电常数复合材料的研究现状，发现化学气相沉积法得到的多

2、壁碳纳米管(MWNT)在化学处理前后形成的聚合物基复合材料具有明显不同的分散特性和介电性能。相对于微米级球形导电颗粒填充的复合材料，一维尺度碳纳米管填充的复合材料具有明显低得多的渗流阈值，低渗流阈值可以明显保持聚合物基体优良的机械性能。期望在这一领域从工程电介质的角度做深入的研究工作，以发现碳纳米管在聚合物基复合材料领域所表现出的新特性、新现象。关键词：碳纳米管聚合物介电性能复合材料中图分类号：TM2CarbonNanotubeFilledPolymer-BasedDielectricCompositesW

3、ithHighDielectricConstantWangLanDangZhimin(BeijingUniversityofChemicalTechnologyBeijing100029China)AbstractElectricalproperties,aswellasfunctionalmodificationofcarbonnanotube(CNT)areintroducedsimply.CNTcanbeusedasanelectricallyconductingfillertoaddintopoly

4、mertoacquiretheexpectedelectrical,dielectricproperties.Thedifferentdispersionanddielectricpropertiesarefoundinthemulti-wallcarbonnanotube(MWNT)/polymer-basedcompositeswiththeMWNTbeforeandafterchemicalmodification.Thepercolationthresholdisverylowinthecompos

5、iteswithone-dimensionMWNT,comparedwiththatofcompositeswithconductingsphereparticlesinmicronsize.Thelowvalueisveryhelpfulforkeepingtheexcellentmechanicalpropertyofpolymersthemselves.Inaddition,basedonthedevelopmentofnoveldielectricmaterials,thereisagreatdea

6、lofworktocarryoninthisfieldinordertodiscoversomenewcharacteristicsandphenomenonofCNTfilledpolymermatrixcomposites.Keywords：Carbonnanotube,polymer,dielectricproperty,composite物基复合材料更是受到广泛的关注。这是因为，在电1引言气工程领域，这类复合材料具有高介电常数、低密度自1991年日本科学家Iijima发现碳纳米管以来[1]，以及易于

7、低成本加工等优点，因此既可用作高储能密碳纳米管由于其独特的力学、磁学、电学等性能，在度电容器的介质材料，也可用作高压电缆均化电场的[3,4]电介质材料领域其应用已涉及电极材料、纳米电子器应力锥材料。在微电子领域，通过选择合适的聚合件、复合材料等多方面[2]，逐渐形成了材料界和凝聚态物基体，可以在印制电路板上快速大规模的制备高电物理界的前沿和热点。其中，具有高介电常数的聚合容的嵌入式微电容器，这种高电容的微电容器可以保证集成电路的高速和安全运行。在微机电和生物工程北京自然科学基金和教育部博士点基金资助项目。第

8、21卷第4期王岚等碳纳米管填充的高介电常数聚合物基复合电介质材料25领域，这类高介电常数柔性复合材料可被用于人工肌3结果与讨论[5]肉和药物释放智能外衣材料等。通常，提高聚合物基3.1碳纳米管的改性复合材料介电常数的方法主要是，将高介电常数的陶碳纳米管表面改性实际上就是利用物理、化学瓷粉末利用特殊的复合工艺添加到聚合物基体中形成方法改变碳纳米管表面的状态和结构，实现对碳纳[6，7]0-3型复合材料。然而，由于材料