两相复合材料等效复介电常数的计算

提出了一种弥散体为球状、体积随机分布的两相复合材料介电性能计算模型,通过生成随机数并利用幂指数变换建立随机数与半径之间的对应关系,实现了弥散相与基体的不同体积比.利用有限元法计算了模型中的电位分布,通过能量平衡法求解等效复介电常数的实部和虚部.采用统计平均的处理方法,弥补了具体的计算模型各向异性的缺陷,实现了各向同性的复合材料介电性能的计算.在此基础上研究了基体和弥散体电导率对等效复介电常数的影响规律,并从界面极化的角度揭示了相应的物理过程.     

碳纳米管结构参数对其介电性能的影响

碳纳米管是一种应用非常广泛的电磁材料,研究其复介电常数的计算不仅能了解其介电性能规律,而且对材料的设计具有重要意义.基于碳纳米管的等效传输线模型,建立了微波场作用下多壁碳纳米管管壁间电容和量子电容的联接模型,推导了多壁碳纳米管等效传输线的阻抗公式.基于复电导率与复合材料阻容网络模型,建立了多壁碳纳米管复合材料复介电常数...     

陶瓷体积分数对水泥基压电复合材料性能的影响

采用切割-填充法，以硫铝酸盐水泥为基体，铌镁锆钛酸铅（简称PMN）为压电功能体制备了1—3型硫铝酸盐水泥基压电复合材料。研究了压电陶瓷体积分数对1—3型水泥基压电复合材料的压电性能和介电性能的影响。结果表明：随着PMN体积分数增大，压电应变常数d33呈非线性增大，压电电压常数g33呈非线性减小。平面和厚度机电耦合系数Kp和Kt及介电常数εγ，随PMN体积分数的增大而增大，在低频段和高频段，其介电常数随频率的变化较平稳，表现出良好的介电频率稳定性。     

高储能密度钛酸钡基复合材料

 高介电常数介电材料在储能方面的特殊作用使其在电工、电子技术领域有着重要的应用。随着电子工业的发展,高储能密度介电材料受到越来越多的关注,出现了一些新型的高储能密度介电材料。高储能密度介电材料具有高的介电常数和击穿强度,其发展的关键是提高储能密度。本文对近年来高储能密度介电材料的研究发展进行了概述,主要讨论了通过对钛酸钡的改性(即掺杂改性、表面包覆改性和复合材料制备)来提高介电材料的储能密度。分析了钛酸钡/聚合物复合材料的制备方法及其介电性能的影响因素,其中,陶瓷填料和聚合物基体2相界面的相容性是复合材料介电性能的重要影响因素。同时,指出了解决BaTiO₃粒子在聚合物基体中的分散问题、填料和聚合物基体的选择以及制备过程中工艺条件的控制都是研究兼具高介电强度和高介电常数复合材料的发展方向。     

基于ANSYS的复合材料等效介电常数数值模拟

在ANSYS中建立随机分布模型,利用有限元方法计算模型中的电场强度、电位移矢量,通过本构方程法求解得到添加相对应不同百分含量的等效介电常数,将计算结果与经典的公式计算结果进行比较.在此基础上建立的不同的计算模型,研究了复合材料等效介电常数的影响因素.     

马来酸酐对碳纳米管的加成及其聚合物复合材料介电性能的研究

以马来酸酐为亲双烯体,碳纳米管为双烯体,通过Diels-Alder反应实现了马来酸酐对碳纳米管的一步化学修饰,制备出以碳纳米管为核,马来酸酐为壳的“导体-绝缘体”核壳型纳米导电填料。将马来酸酐修饰的碳纳米管与尼龙共混,得到以碳纳米管为填料,尼龙为基体的复合材料。对复合材料进行介电性能和断面形貌表征,发现随着碳管的加入,复合材料介电常数提高,而介电损耗仍然保持在较低水平,且修饰后的碳管在尼龙基体中分散性良好。     

基于等效电路模型和DPSD算法的介电性能测试算法的研究

本文提出了一种关于介电材料的相对介电常数(εr)的介质损耗(tgδ)的测量算法。通过实际电容器的并联和串联等效电路模型分别与DPSD算法相结合实现介电材料相关介电参数的测量算法。大量程序模拟实验的结果证明,不同等效模型实现的算法具有相同的结果。该算法可以用于不同频率下介电材料介电性能的测量。     

纳米二氧化硅改性环氧树脂复合材料的性能研究

利用硅烷偶联剂对纳米SiO2进行表面改性,进而通过共混法将改性后的纳米SiO2粒子分散到环氧树脂(Epoxy)中,制备了不同纳米SiO2含量的SiO2/EP复合材料.利用IR,SEM和TGA、阻抗分析仪等研究了SiO2添加量对复合材料微观结构、热稳定性和介电性能的影响.结果表明,随着纳米SiO2含量的增加,SiO2/EP复合材料的热稳定性逐渐升高,介电常数和损耗因数则呈先降低后增加趋势;当纳米SiO2含量为4%时,纳米颗粒在复合材料中分散均匀,复合材料的热稳定性好,介电性能最优(当测试频率为1GHz,介电常数为2.86,介电损耗为0.023 53).分析了复合材料热稳定和介电性能变化的微观机理.     

介质蜂窝等效电磁性能数值仿真分析研究

针对规则周期性介质蜂窝夹芯结构材料介电性能的等效计算,提出采用有限元数值仿真和反演计算的方法分析研究不同构型介质蜂窝单胞的几何参数对其等效介电性能的影响规律,并探讨了周期性介质蜂窝单胞的尺寸效应对介质蜂窝的等效介电性能的影响,数值结果表明周期性介质蜂窝结构材料的等效介电性能在面内具有明显的尺寸效应,随着介质蜂窝单胞数目的无限增大,介质蜂窝的等效介电性能将趋于一个均匀化值．     

纳米碳/聚偏二氟乙烯高介电复合材料

以多壁碳纳米管及多层石墨烯作为添加剂与聚偏二氟乙烯基体复合,制备介电性能优异的纳米碳/聚合物复合材料。通过SEM,TEM,AFM,XPS,FT-IR等手段对添加剂的结构、成分及其在聚合物基体中的分散性进行了表征。对多壁碳纳米管进行羧基及酯基修饰后,提高其在聚合物基体中的分散性,复合材料的介电性能明显提高。对多层石墨烯进行强碱水热处理后,多层石墨烯表面羟基含量增加,多层石墨烯/聚偏二氟乙烯复合材料的导电阈值增加,复合材料的介电性能大大增强,表现出比碳纳米管掺杂的复合材料更加优异的介电性能。     

纳米碳/聚偏二氟乙烯高介电复合材料

以多壁碳纳米管及多层石墨烯作为添加剂与聚偏二氟乙烯基体复合,制备介电性能优异的纳米碳/聚合物复合材料。通过SEM,TEM,AFM,XPS,FT-IR等手段对添加剂的结构、成分及其在聚合物基体中的分散性进行了表征。对多壁碳纳米管进行羧基及酯基修饰后,提高其在聚合物基体中的分散性,复合材料的介电性能明显提高。对多层石墨烯进行强碱水热处理后,多层石墨烯表面羟基含量增加,多层石墨烯/聚偏二氟乙烯复合材料的导电阈值增加,复合材料的介电性能大大增强,表现出比碳纳米管掺杂的复合材料更加优异的介电性能。     

CaCu_3Ti_4O_(12)/P(VDF-TrFE)复合材料的制备和介电性能研究

采用固相法制备了微米级CaCu_3Ti_4O_(12)(CCTO)粉体,将CCTO粉体作为填料与P(VDF-TrFE)(摩尔比为70/30)共聚物进行热压复合,主要研究了热压温度和CCTO填料含量对CCTO/P(VDF-TrFE)复合材料的微结构和介电性能的影响。CCTO/P(VDF-TrFE)复合材料中CCTO粉体较均匀地分散于P(VDF-TrFE)共聚物中,形成0-3型复合。随着热压温度的升高,P(VDF-TrFE)基体对CCTO陶瓷颗粒的包覆性增强,结合更紧密。随着CCTO体积分数的增加,CCTO/P(VDF-TrFE)复合材料的介电常数和介电损耗都有所增大,主要分别源于界面极化和填料自身较高的介电损耗。随着热压温度的升高,CCTO添料与P(VDFTrFE)共聚物结合更紧密,界面缺陷减少,复合材料的介电常数逐渐增大。而其介电损耗在一定的频率范围内随热压温度的升高变化不大。当CCTO体积分数为50%、热压温度为140℃时,CCTO/P(VDF-TrFE)复合材料介电性能最优。不同的复合材料介电理论模型对比表明,Yamada模型与实验数值重合度最高,可有效地预测CCTO/P(VDF-TrFE)复合材料的介电增强现象。     

碳纳米管/聚偏氟乙烯复合材料的制备及其介电性能

作者研究了未经处理的多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯(MWNT/PVDF)复合材料体系的介电性能发现,在低频下,复合材料的介电常数随MWNT的含量增加而迅速增加,当体积分数为2.0%时,介电常数高达300左右,并且复合材料的渗流阈值仅为1.61%.MWNT较大的长径比和较高的电导率导致复合体系渗流阈值较低.发生渗流效应时,复合材料的介电损耗低于0.4,与频率无关.因此,可以认为未经过化学处理的碳纳米管可以大幅度地改善PVDF基复合材料的介电性能.     

Zn-Ce共掺杂Bao．2Sr0．8TiO3陶瓷结构及介电性能的研究

采用固相反应方法制备了系列Znce共掺杂Bao．2Sr0．8TiO3陶瓷材料,用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和变温变频介电谱方法,对它们的微观结构和复介电常数进行了测量．结果表明,Zn^2＋、Ce^4＋的掺入,没有改变陶瓷试样的晶相结构,形成了均匀的固溶体．在1Hz测得的介电性能结果表明,随着Ce^4＋掺杂量的增加,介电常数实部ε′逐渐增大,介电损耗tan占逐渐减小,介电常数峰明显减弱,并有逐渐变宽的趋势,呈现明显的相变弥散效应特征．当掺杂量Zn^2＋为0．03864mol,C^4＋为0．06mol时,陶瓷试样的介电损耗最小,为1．75×10^-3（1Hz）．     

钛酸钡/苯并噁唑树脂耐高温纳米复合材料的制备和介电性能

合成了一种新型的热固性苯并噁唑树脂-NPBO，并采用化学接枝的方法制备了聚氨酯包覆钛酸钡核壳结构纳米粒子（PU@BT），将PU@BT与NPBO树脂复合，制备了PU@BT/NPBO纳米复合材料。对NPBO的化学结构和热固化行为进行研究，采用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察了PU@BT的微观形貌，采用宽频介电谱仪测试了PU@BT/NPBO复合材料的介电性能。研究结果表明：随着PU@BT的体积分数由0提高到10%，复合材料的介电常数大幅提高。当频率为1 kHz时，纯NPBO的介电常数为3.3，而加入体积分数10%的PU@BT后，复合材料介电常数为7.3，相比于纯NPBO，复合材料的介电常数提高了1.21倍。     

正交相铌酸钾( KNbO3)电子能带结构以及介电和铁电性能的第一性原理研究

利用基于密度泛函(DFT)的第一性原理,计算正交相KNbO3的电子能带结构、复介电频谱图和自发极化,得到KNbO3电子能带结构、介电常数以及自发极化,同时得到Nb、O、K各原子之间的成键关系,以及它们在电子能带结构、介电常数和铁电性能中的不同作用,并从理论上分析其介电常数随频率变化以及铁电性能产生的原因.     

基于分子模拟的二氧化硅介电常数温度特性规律的研究

作者将分子模拟技术应用于材料介电性能研究中,以了解介电常数随温度变化规律的问题,从而有效地分析相关的微观结构特性.首先利用分子动力学对微观结构模型进行恒温下的分子动力学计算,然后对于该动力学结构模型再进行第一性原理计算,得到该温度下能带结构和介电常数等.通过改变分子动力学设定的温度,得到不同温度下材料微观结构的变化情况以及介电常数随温度的变化规律.作者分析了二氧化硅晶体微观结构和介电常数之间的关系,得到费米能量、禁带宽度和晶胞体积成反比关系的规律,建立了二氧化硅晶体介电常数和温度之间的关系.     

采用谐振腔微扰法的NiZn铁氧体介电常数测量

谐振腔微扰法广泛用于材料微波介电性能的测量,它与常规的测量方法相比,具有样品尺寸小、计算公式简单的优点,在近似计算频率、谐振腔品质因数、材料的介电常数等方面具有较高的应用价值.采用谐振腔微扰法,测量不同配方NiZn铁氧体在微波频段的复介电常数,计算得到介电常数的虚部ε″和实部ε',进而分析Ni和Zn的含量对NiZn铁氧体材料介电常数的影响.     

四氧化三铁负载石墨烯/聚偏氟乙烯复合电介质材料的温敏极化特性

将水热合成四氧化三铁负载的石墨烯(rGO/Fe_3O_4)引入到聚偏氟乙烯(PVDF)基体中,制备三元复合电介质材料(rGO/Fe_3O_4/PVDF).利用SEM、TEM、XRD、阻抗分析仪等测试手段对复合材料的形貌、结构、介电性能进行了表征,着重研究了材料在不同温度下的介电性能及极化特性.结果表明,Fe_3O_4的存在有效促进了石墨烯的分散,协同增强了PVDF电介质的介电性能.此外,复合材料的表面极化表现出了很强的温度依赖性,其介电常数随着温度升高而增大,尤其在玻璃化转变温度和熔点附近,材料表现出较大的介电松弛.     

弥散铁电陶瓷的峰值介电常数对频率的依赖关系研究

采用传统固相合成法制备了锆掺杂的钛酸钡陶瓷Ba(Zr0.15Ti0.85)O3(BZT),并对其介电性能进行了研究.发现1 280℃烧结的BZT陶瓷的介电性能呈现明显的弥散性相变和弛豫特点.用Smolenski成分起伏理论结合德拜弛豫理论计算了BZT的介电常数峰值εrm与频率的关系,与实验结果吻合较好.