基于界面结构调控硅粒子/聚偏氟乙烯复合材料介电性能

来源期刊：复合材料学报2020年第9期

论文作者：周文英 张财华 李旭 张帆

文章页码：2137 - 2143

关键词：Si;聚偏氟乙烯;界面结构;核壳结构;复合材料;介电性能;

摘    要：为降低硅粒子/聚偏氟乙烯（Si/PVDF）复合材料体系的介电损耗（tanδ）及提高其击穿强度（Eb）,采用高温氧化及聚苯乙烯（PS）包覆法,制备出两种分别具有SiO₂单壳及SiO₂@PS双壳的Si@SiO₂和Si@SiO₂@PS核壳结构粒子。采用FTIR、XRD和TEM分析测试了核壳粒子的壳层结构。分析测试证明,Si粒子表面存在SiO₂和PS壳层。结果表明,相比未改性Si/PVDF复合材料,SiO₂外壳显著降低和抑制了Si@SiO₂/PVDF复合材料的tanδ和漏导电流;PS层改进了Si/PVDF复合材料的界面相容性,促进其在基体中均匀分散。双壳结构Si@SiO₂@PS/PVDF复合材料呈现出最低tanδ和最高Eb。Si@SiO₂/PVDF和Si@SiO₂@PS/PVDF复合材料介电性能的改善归因于Si表面SiO₂及SiO₂@PS绝缘界面层有效阻止了半导体Si粒子间的直接接触,极大抑制了损耗。此外,Si/PVDF复合材料相界面缺陷减少及界面相容性改善均有效降低了局部电场畸变,提高了体系的Eb。Si@SiO₂@PS/PVDF复合材料在1 kHz下介电常数高达48,tanδ低至0.07,Eb约为6 kV/mm,在微电子器件及电力设备领域具有潜在的应用价值。