介电材料类型 应用及发展

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1、介电材料的类型、应用及发展杨文博（西安建筑科技大学材料与矿资学院，西安710055）摘要介电材料（dielectricmaterial），又称电介质，是电的绝缘材料。介电材料主要包括电容器介质材料和微波介质材料两大体系。其中用作电容器介质的介电材料，要求材料的电阻率高，介电常量大，在整个介电材料中占有很大比重。它可分为有机和无机两大类，其种类繁多。近年来，新型陶瓷介电材料获得快速发展，其中独石电容器是典型的代表。随着微波器件的小型化、轻量化、高可靠性化，微波介质材料有了很大发展，并成为新兴的重要介

2、电材料。介电材料分类应用及发展是本课题研究的主要内容。关键词：介电材料，电容器，复合材料，陶瓷AbstractDielectricmaterials,alsoknownasdielectricandElectricinsulatingmaterials.Dielectricmaterialincludingdielectricmaterialsformicrowavedielectricmaterialsandtwosystems.Usedasacapacitordielectricmateria

3、l,requiringthehighresistivityofthematerial,thedielectricconstant,dielectricmaterialasawholeaccountsforalargeproportion.Itcanbedividedintotwobigcategoriesoforganicandinorganic,itsrange.Inrecentyears,therapiddevelopmentofnewceramicdielectricmaterials,mu

4、ltilayerceramiccapacitorsisatypicalrepresentative.Microwavedeviceminiaturization,lightweight,highreliabilityofmicrowavedielectricmaterialshavegreatlydeveloped,andbecomeanimportantemergingdielectricmaterials.Classification,applicationanddevelopmentofdi

5、electricmaterialsisthemaincontentofthisstudy.KeyWords:Dielectric,capacitors,compositematerial,ceramic第8页0引言电介质材料可用于控制/存储电荷及电能，在现代电子及电力系统中具有重要的战略地位。人们对介电材料的研究最初是从无机压电陶瓷材料开始的，无机压电陶瓷材料具有高介电常数和高热电稳定性，但其脆性大、加工温度较高。随着信息和微电子工业的飞速发展对半导体器件微型化、集成化、智能化、高频化和平面化的应

6、用需求增加，越来越多的电子元件，如介质基板、介质天线、嵌入式薄膜电容等，既要介电材料具备优异的介电性能，又要其具备良好的力学性能和加工性能。因此，单一的无机介电材料已经不能满足上述要求。具有高介电性能的有机功能电介质材料可用于制备高储能密度介质，在脉冲率及电子封装技术等军/民用领域有着引人瞩目的实用前景[1,2]。近年来，人们通过以聚合物为基体，引入高介电常数或易极化的纳米尺度的无机颗粒或者其它有机物形成聚合物基复合介电材料。无机颗粒与基体间的界面结构把不同材料结合为一个整体，并且对整体的性能产生

7、重要的影响。然而，无机颗粒材料在聚合物体系中易发生团聚，在聚合物中分散不均匀，宏观上出现相分离现象，严重影响了复合材料的加工性能和介电性能。因此，无机颗粒材料和聚合物的界面状态显得尤为重要，无机颗粒的表面修饰为解决上述问题提供了可能[3]。1介电材料的类型1.1按性能分类（铁电陶瓷材料、聚合物材料）介电材料高介电材料低介电材料（SiLK、FOx、MSQ、Nanoglass）（空气、N2、He、O2、H2、CH4）1.2按形态分类介电材料固态介电材料液态介电材料气态介电材料（苯、CCl4、汽油、煤油

8、、乙醇）（金刚石、硫磺、聚氯乙烯、晶体）第8页1.3按性质分类（苯、PVDF、聚酰胺PA）有机介电材料（金刚石、硫磺、铁电陶瓷材料）介电材料无机介电材料2介电材料的应用在电工技术中，电介质主要用作为电气绝缘材料，故电介质亦称为电绝缘材料。随着科学技术的发展，发现一些电介质具有与极化过程有关的特殊性能。如不具有对称中心的晶体电介质，在机械力的作用下能产生极化，即压电性；不具有对称中心，而具有与其他方向不同的唯一的极轴晶体存在自发极化，当温度变化能引起极化，即具有热释电性；当自发极化偶