钛酸铜钙纳米纤维及其复合材料制备与介电性能的研究

摘要

高介电复合材料在高储能航天器器件、传感器、高频通讯设备、电应力的控制以及薄膜电容器等方面领域都有广泛的应用，特别是在电子元器件与介电储能方面的应用性更为突出，但大多具有高介电常数的复合材料中仍然有着明显的缺陷需要去改进，并且这种材料通常都伴随着很高的的介电损耗值。本文采用纤维状的钛酸铜钙(CCTO)来制备复合材料并与掺杂颗粒状的复合材料比较分析，以达到使复合材料具有更高的介电常数能更小的介电损耗为目的。
　　本文首先通过溶胶凝胶法将乙酸铜、硝酸钙、钛酸四正丁酯作为主要试剂，来制备混合均匀、粘度适中的前躯体溶液。其次，使用静电纺丝设备来制备具有直径均匀、大长径比的CCTO纳米纤维。同时本文通过静电纺丝过程参数和溶液体系参数的调节，来控制所得到的CCTO纤维的直径。研究发现前躯体溶液中的无机盐的浓度对制得纤维的直径影响较大，前躯体溶液的流量在一定的范围内对改变纤维直径的作用不大。第三，将直径为100nm和1μm的CCTO纳米纤维以及纳米颗粒状的CCTO通过熔融共混的方式分别与低密度聚乙烯混合并制成薄膜。使用宽频介电谱仪来检测三种薄膜的介电性能，结果表明掺杂直径为100nm的CCTO纤维复合薄膜比掺杂直径为1μm的CCTO纤维和纳米颗粒状CCTO复合薄膜具有更高的介电常数，并且比掺杂纳米颗粒状CCTO的复合薄膜的介电损耗更低。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 CCTO国内外研究进展

1．2．2 纳米纤维的研究现状

1．2．3 静电纺丝技术的发展现状

1．3 课题主要研究内容

第2章 静电纺丝技术

2．1 静电纺丝基本概念与原理

2．2 静电纺丝的理论分析

2．3 控制静电纺丝的基本参量

2．4 静电纺丝收集装置的分类

2．4．1 金属板收集装置

2．4．2 滚筒式收集装置

2．4．3 金属框架收集装置

2．4．4 引入磁场的收集装置

2．4．5 多重电场收集装置

2．5 本章小结

第3章 CCTO纤维的制备

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 前躯体溶液的制备

3．2．2 静电纺丝法制备CCTO纤维

3．2．3 纳米纤维的煅烧

3．3 实验结果与分析

3．3．1 纤维的形貌分析

3．3．2 X射线衍射分析

3．4 不同尺寸纤维的制备

3．4．1 粘度对纤维尺寸的影响

3．4．2 流量对纤维尺寸的影响

3．4．3 浓度对纤维尺寸的影响

3．5 本章小结

第4章 LDPE／CCTO复合材料制备及介电性能研究

4．1 引言

4．2 LDPE／CCTO复合薄膜的制备

4．2．1 LDPE／CCTO纤维复合材料的制备

4．2．2 LDPE／CCTO纳米颗粒复合材料的制备

4．3 LDPE／CCTO三种复合薄膜介电性能的研究

4．3．1 LDPE／CCTO 100nm纤维复合薄膜的介电谱

4．3．2 LDPE／CCTO 1μm纤维复合薄膜的介电谱

4．3．3 LDPE／CCTO纳米颗粒复合薄膜的介电谱

4．3．4 LDPE／CCTO三种复合薄膜介电性能的比较分析

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢