文档介绍：硕士学位论文

论文题目高介电常数膨胀石墨-碳纳米管/氰酸酯树脂
复合材料的研究
研究生姓名张新华
指导教师姓名顾嫒娟(教授)
专业名称材料学
研究方向树脂基复合材料
论文提交日期 2013 年 5 月
高介电常数膨胀石墨-碳纳米管/氰酸酯树脂复合材料的研究中文摘要
高介电常数膨胀石墨-碳纳米管/氰酸酯树脂
复合材料的研究
中文摘要
高介电常数聚合物基复合材料具有良好的储存电能和均匀电场的作用,因而在
制备小体积、大容量电子器件电容器、电子计算机记忆元件、热敏电阻、在生物工
程领域中及人工肌肉和药物释放智能外衣材料等方面显示出了巨大的应用前景,因
而在现代工业中占据重要地位,是材料领域的研究热点和重点。T)/
聚合物复合材料是制备高介电常数值聚合物基复合材料最具潜力的体系。但是,
CNT/聚合物复合材料的渗流阈值一般在1-3wt%,T 在聚合物基体
中往往较难均匀分散,同时介电损耗常常较高。因此,如何获得低介电损耗的高介
电常数值复合材料成为一个十分有趣的课题。
T 在聚合物基体中的分散性,但是
T 的分散性及复合材料介电性能的影响尚未报道。
本文分别采用膨胀石墨(EG)和环氧树脂改性的 EG(eEG)为第三组分,加入
到多壁碳纳米管(T)和氰酸酯(CE)组成的二元复合材料(T/CE)
中,制备了(EG-T)/CE 和(eEG-T)/CE 三元复合材料。在此基础上,系
统研究了 EG 的含量以及 EG 的表面性质对 T 在基体树脂中的分散性及复合材
料的导电性能和介电性能的影响。研究工作主要包括以下两个方面。
首先,采用作为基准样品,加入不同质量的 EG,通过拉曼光
谱、扫描隧道显微镜研究了不同含量 EG 的加入对 T 在树脂基体中的分散性
的影响,进而研究了不同含量 EG 的加入对复合材料导电性能与介电性能的影响;首
次深入探讨了不同形貌导体填料之间的协同效应对三元复合材料介电性能的影响;并
采用阻抗分析探讨了三相复合材料结构与性能的关系。EG 的加入不仅能够辅助
T 的分散,而且有助于填料之间形成导电通路,降低复合材料的渗流阈值。相
比于 T/CE 和 EG/CE 复合材料,EG–T/CE 三元复合材料能在更低的
填料含量下达到更高的介电常数和更低的介电损耗。
I
中文摘要高介电常数膨胀石墨-碳纳米管/氰酸酯树脂复合材料的研究
其次,将 EG 或 eEG 与 T :1,制备了一系列
(EG-T)/CE 和(eEG-T)/CE 三元复合材料。系统研究了 EG 的表面性质
对 T 在基体树脂中的分散性及复合材料的导电性能和介电性能的影响。研究
结果表明,eEG 和 T 在(eEG-T)/CE 复合材料的分散性优于其在
(EG-T)/CE 中的分散性,导致(eEG-T)/CE 复合材料具有更优越的介电
性能,即在保持相同或较低的介电损耗的同时获得更高的介电常数。例如,当导体
%时,(eEG-T)/CE 复合材料的介电常数可达525,介电损耗仅为
12;而(EG-T)/CE 复合材料的介电常数和损耗分别为340和18。
本文的研究证明了不同填料之间的协同效应对材料介电性能有着极大的影响,可
以通过对复合材料的设计获得介电常数更高,介电损耗更低的高介电常数值聚合物基
复合材料。

关键词:碳纳米管;膨胀石墨;分散性;复合材料;介电性能

作者:张新华
指导教师:顾嫒娟教授

II
Study on properties of high dielectric constant expanded graphite-carbon nanotubes/cyanate posites Abstract
Study on properties of high dielectric constant expanded
graphite-carbon nanotubes/cyanate posites
Abstract
Composites with high dielectric constant (high-k) can be used for storing electric
energy and homogenizing electric field, so they have great potential to be used for
fabricating electronic capacitors with small size and high capacity