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復(fù)合材料介電常數(shù)及介質(zhì)損耗實(shí)驗(yàn)研究
介電常數(shù)和介電損耗是衡量高介電材料最重要的兩個指標(biāo)，我們采用寬頻介電譜儀,，在250 C條件下,，從101}106Hz對復(fù)合材料的介電常數(shù)和介電損耗進(jìn)行測量。我們對制備出的CCTO納米線和己有的CCTO納米顆粒的兩種復(fù)合材料的介電常數(shù),、介電損耗和電導(dǎo)率進(jìn)行了測量比較,。如圖2.8 <a)所示，添加CCTO納米線的復(fù)合材料在介電常數(shù)上有了明顯的提升,，不過并不是隨著填料的增多而增大,，在體積分?jǐn)?shù)為7.5%時出現(xiàn)了一個峰值，當(dāng)體積分?jǐn)?shù)為10%介電常數(shù)反而下降,，這是由于CCTO納米線在聚合物中的分散性并不好,，當(dāng)加入過多的填料，反而不能表現(xiàn)出更好的介電性能,。當(dāng)體積位數(shù)為7.5,，介電常數(shù)提升明顯。一般常用的101}103Hz范圍內(nèi),，可以看到介電常數(shù)了一個一倍左右的提升,，與純P(VDF-HFP)聚合物介電常數(shù)10左右相比可以達(dá)到20。不過通過介電常數(shù)的提升隨之帶來的介電損耗的上升,，如圖2.8 <c)所示,，體積分?jǐn)?shù)為7.5%的復(fù)合材料在低頻下的介電損耗表現(xiàn)很大，通過圖2.8 <e)所得,，體積分?jǐn)?shù)7.5%的復(fù)合材料在低頻下電導(dǎo)率突然升高,，說明此刻產(chǎn)生了漏電電流,，而漏電電流的產(chǎn)生正是造成其介電損耗較大的原因。
體積分?jǐn)?shù)7.5%的復(fù)合材料介電常數(shù)的增大也可以用界面極化來解釋,，界面極化是復(fù)合材料中的電荷在無機(jī)填料與聚合物基體中的界面處積累造成的,，與填料和聚合物的介電差異、接觸面積有很大關(guān)系,，體積分?jǐn)?shù)為7.5%的復(fù)合材料有著很好的分散性,，從而增大了與界面的接觸面積，促進(jìn)了界面極化的發(fā)生,，使得界面極化增加,，提升了整個材料的介電性能。
通過對比制備的CCTO納米線和CCTO納米顆粒復(fù)合材料的研究,，可以明顯發(fā)現(xiàn)二者在介電性能方面存在著差別,。如圖2.8 <a)與2.8 <b)所示，CCTO納米顆粒的添加對于復(fù)合材料的介電性能提升很低,，而CCTO納米線有著明顯的提升,。當(dāng)頻率為101}103Hz時，CCTO納米線復(fù)合材料在體積分?jǐn)?shù)為5%, 7.5%,，介電常數(shù)分別可以達(dá)到15,, 20,，而此時CCTO納米顆粒對應(yīng)的介電常數(shù)為12, 14，可以看到CCTO納米線在介電常數(shù)的提升上比CCTO納米顆粒有著很強(qiáng)的優(yōu)勢,，也正是我們本章要研究的重點(diǎn),。通過對比2.8 <c) <d)，會發(fā)現(xiàn),，雖然體積分?jǐn)?shù)為7.5的CCTO納米線復(fù)合材料在介電損耗上有比較大的缺陷,，但是同時對比體積分?jǐn)?shù)為5%和10%的復(fù)合材料會發(fā)現(xiàn)，CCTO納米線和CCTO納米顆粒兩者在介電損耗上并沒有太大的差異,，但是通過2.8 <a) <b)我們可以得到CCTO納米線在介電常數(shù)上卻有很大提升,，通過2.8 <e) <f)我們也可以得到驗(yàn)證，兩者在電導(dǎo)率上也沒有太大的區(qū)別,。通過比較可以明顯發(fā)現(xiàn),，CCTO納米線在提高復(fù)合材料的介電常數(shù)的同時，在介電損耗上可以表現(xiàn)的與CCTO納米顆粒相同的性能,，從而使整個復(fù)合材料在介電性能上整體提高,。
CCTO納米線相比于CCTO納米顆粒變現(xiàn)出的優(yōu)異介電性能*與其材料結(jié)構(gòu)相關(guān)，線型結(jié)構(gòu)在介電性能上的表現(xiàn)在很多材料都由于顆粒,，良好的分散性和較大的接觸面積讓形成界面極化的難度降低,，從而提升整個材料的極化強(qiáng)度。
關(guān)鍵詞：介電常數(shù)測試儀，介電常數(shù)介質(zhì)損耗測試儀,，介質(zhì)損耗因數(shù)測試儀,，介質(zhì)損耗角正切值測試儀