CEC基高介电常数复合材料的制备与研究.pdf

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1、CEC基高介电常数复合材料的制备与研究张磊2015年1月中图分类号：O636.1+1UDC分类号：540CEC基高介电常数复合材料的制备与研究作者姓名张磊学院名称材料学院指导教师王飞俊答辩委员会主席张学同教授申请学位工学硕士学科专业材料科学与工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月18日PreparationandCharacterizationofHighDielectricConstantCyanoethylCelluloseBasedCompositesCandidateName：ZhangLeiSchoolorDep

2、artment:MaterialScienceandEngineeringFacultyMentor:WangFeijunChair,ThesisCommittee：Prof.ZhangXuetongDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：MaterialScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研

3、究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要伴随着电子集成技术的发展，开发体积更小、性能更优异及加工更容易的电容器成为新的趋势，这就要求其中的电介质材料具有更高的介电常数。传统的陶瓷基介电材料虽然介电常数高，但其介电损耗高，加工温度高，韧性差，密度大。高分子聚合物材料

4、具有轻质、低成本、易加工、机械性能良好等优点，但介电常数较低。通过纳米复合技术制备聚合物/纳米填料复合材料，在保持聚合物轻质、易加工及柔韧性的同时，具备较高的介电常数，是获得性能优良的高介电材料的重要途径。本文以本征介电常数高的氰乙基纤维素（CEC）为基体，以具有良好导电性能的石墨烯为填料，制备了一系列复合材料，表征了其性能，最终获得了高介电常数的CEC基复合材料。以纤维素为原料，以丙烯腈为醚化剂，采用溶媒法合成出高取代度的CEC，通过对碱化浓度、反应时间、反应温度等因素的研究，优化合成方法，实现了CEC取代度的可控。利用改进的Humme

5、rs法制备氧化石墨烯，以苯肼为还原剂，在CEC基体溶液中原位还原制备了石墨烯/CEC高介电常数材料，结果表明，随着石墨烯含量的增大，复合材料的介电常数增大，当石墨烯含量为0.5wt.%时，100Hz下的介电常数达到了84。同时研究还发现，苯肼不能完全还原氧化石墨烯。采用非溶剂法和溶胶-凝胶伴随相分离两种方法制备了CEC的多孔块体材料，研究了其孔径及孔径分布。结果表明，两种方法制备的多孔块体，其氮吸附-脱附等温曲线都属于IV型等温线，H3型滞后环，孔径分布为双峰分布，样品中都既存在介孔，也存在大孔，且都以大孔居多。利用微波-透析法制备了碳点

6、(C-Dots)，将其与CEC复合，制备了C-Dots/CEC复合膜，研究了溶液pH对C-Dots水溶液荧光性能的影响、C-Dots分散方式及含量对CEC复合膜荧光与介电性能的影响。结果表明，微波-透析法制备的C-Dots，其水溶液具有很好的pH稳定性，经PEG改性的C-Dots可以更均匀的分散在CEC基体中，同时荧光纳米粒子的加入可以提高介电常数。关键词：氰乙基纤维素；高介电常数；多孔；碳点I北京理工大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofelectronicintegratedtechnology,de

7、velopingofsmaller,moreexcellentandeasierprocessingofthecapacitorbecomesanewtrend,whichrequiresthedielectricmaterialhasahigherdielectricconstant.Asakindoftraditionaldielectricmaterials,ceramic-basedcompositeshasahighdielectricconstant,butitshighdielectricloss,highprocessin

8、gtemperatures,highdensityandpoortoughnesshasgreatlylimiteditsapplication.Polymermaterialisakindo