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1、绝缘材料2003No.5李杰等:高介电复合材料及其介电性能的研究3高介电复合材料及其介电性能的研究李杰,韦平,汪根林,江平开(上海交通大学化学化工学院,上海200240)摘要:研究了金属/铁电体/聚合物三元复合材料的介电常数和介电损耗。发现金属粒子的加入除了可以提高铁电体/聚合物复合材料的介电常数外,还可以非常明显地降低其介质损耗。金属/铁电体/聚合物三元复合材料是一种很有应用前景的高介电材料。关键词:介电常数;介电损耗;金属粒子;铁电体;复合材料中图分类号:TM215;TB333;TQ325.12文献标识码:A文章编号:1009-9239(2003)0
2、5-0003-04DevelopmentofhighdielectricconstantcompositeandthestudyofitsdielectricpropertiesLIJie,WEIPing,WANGGeng-lin,JIANGPin-kai(SchoolofChemistryandChemicalTechnology,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200240,China)Abstract:Inthispaper,thedielectrcpropertiesoftheternarycomposite
3、wasstudied.Itwasfoundthattheloadedmetalparticlescandecreasethedielectriclossoftheferroelectricmaterial/polymercompositeclearlyexcpectfortheincreaseofitsdielectricconstant.Sometal/ferroelectricmaterial/polymercompositeisakindofhighdielectricconstantmaterialwhichhasgreatappliedpros
4、pect.Keywords:dielectricconstant;dielectricloss;metalparticle;ferroelectricmaterial;composite1前言电常数成正比,所以相同电压U下形状一定的电容高介电材料是一种应用前景非常广泛的绝缘材器的储存电能的能力由电容器的介电常数决定。另料,由于它有着很好的储存电能和均匀电场的性能,外,电容器的散热能力也是一个重要的性能指标。电因而在电子、电机和电缆行业中都有非常重要的应容器的发热主要是电容器在电压下产生功率损耗引用。通过研究Al/LDPE与BaTiO3/LDPE复合材料起
5、的,在电压作用下,电容器的温度逐步升高,经过一介电性能变化的规律,制得性能优良的Al/BaTiO3/段时间后,当产品的发热量与产品的散热量达到相等[1]LDPE复合材料。时,则保持了热平衡状态,即2P=2PfCUtanD2高介电材料的应用及其改进所以在相同的交流电压频率f和电压U以及电容C下,电容器的散热性决定于介质损耗tanD,所以2.1高介电材料在高储能电容器中的应用电容器材料要求介电常数尽量高,而介质损耗尽量高介电材料在电子和电机行业中有非常重要的低。应用,特别是用在高储能电容器上。评价高储能电容2.2高介电材料在电缆行业的应用器性能的一个重要指标
6、是电容器储存电能的能力。电电缆中间接头和终端的电场具有极不均匀性(如容器储存的电能为:图1),由于高介电材料在外电场的作用下可以产生12W=CU2很强的与外电场方向相反的附加电场,附加电场的电对于形状一定的电容器,电容C与电容器的介场强度会随着外电场的增大而增大而具有非常好的均匀电场的作用。通过高介电材料可以明显改善电缆[2]中间接头和终端电场的不均匀性,所以高介电材料收稿日期:2003-06-27基金项目:上海市科委基金资助项目(2002DJ11004)在电缆接头和终端具有非常广泛的应用。同时,电缆作者简介:李杰,男,硕士研究生,从事金属/聚合物复合材
7、料介电性能接头和终端也要求散热性好,也要求介质损耗比较以及理论方面的研究;韦平,副教授,通讯联系人(Tel:021-54742896)。低。4李杰等:高介电复合材料及其介电性能的研究绝缘材料2003No.53度为0.925g/cm)。LDPE/Al复合材料制取过程如下:在HAAKE流变仪(德国HAAKE公司生产)中分别加入LDPE与Al粉,混合直至HAAKE扭矩保持平衡,HAAKE温度为140℃,转速为50n/min。LDPE/BaTiO3、LDPE/BaTiO3/Al制备过程同上。LDPE/BaTiO3/Al加料的顺序依次为LDPE、Al粉与BaTiO
8、3。3.2复合材料电性能的测量通过HAAKE流变仪制得的复合材料在平板硫化仪(型
