[发明专利]一种钛酸钡/聚醚酰亚胺介电复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钛酸钡/聚醚酰亚胺介电复合材料及其制备方法，涉及介电复合材料的制备技术领域。该制备方法包括：首先对泡沫镍进行预处理的步骤；然后制备泡沫镍/钛酸钡复合材料，之后对泡沫镍/钛酸钡复合材料在氩气气氛下高温烧结一段时间后，将泡沫镍刻蚀掉，得到三维钛酸钡骨架；最后将纯钛酸钡材料利用浸渍提拉法浸渍由聚醚酰亚胺和1‑甲基‑2吡咯烷酮在一定温度下得到的混合溶液，浸渍重复多次，固化后，得到不同叠层厚度的钛酸钡/聚醚酰亚胺介电复合材料。本发明制备得到了具有高击穿强度(＞62)和低损耗(＜0.14)的介电复合材料，且该介电复合材料的介电性能可以方便地通过调整叠层厚度进行控制。

技术领域

本发明涉及介电复合材料的制备技术领域，具体涉及一种钛酸钡/聚醚酰亚胺介电复合材料及其制备方法。

背景技术

高介电复合材料广泛应用于滤波器、传感器、天线以及储能器件等。随着电子器件向高度集成化趋势发展，需要大幅度提高现有介电材料的介电性能，同时保持低损耗。鉴于高分子材料具有介电损耗低、击穿场强高和易加工成型等优点，高分子基高介电复合材料成为国内外研究的热点。

目前，提高高分子复合材料介电常数的途径主要有两种：(1)在绝缘高分子基体中引入高介电填料，既可提高偶极子浓度又可增加界面，从而提高极化强度和介电常数；(2)在绝缘高分子基体中引入导电填料，利用逾渗效应大幅地提高界面极化和介电常数。然而填料的增加也会带来负面的影响，研究表明，即使引入陶瓷填料的体积分数高达50vol％时，复合材料的介电常数提升也不明显，而击穿强度则会出现明显降低，且机械性能降低，柔性变差。而引入导电填料时，由于逾渗网络的形成，虽然介电常数会有提升，但材料的损耗会出现极大的提高，同时击穿强度会明显降低。

因此，现有技术中的高分子基介电复合材料还有待于进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛酸钡/聚醚酰亚胺介电复合材料及其制备方法，该制备方法可以获得同时具有高介电和低损耗的介电复合材料。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种钛酸钡/聚醚酰亚胺介电复合材料的制备方法，依次包括以下步骤：

S1、对泡沫镍进行预处理的步骤；

S2、泡沫镍/钛酸钡复合材料的制备：

通过电泳沉积技术在步骤S1预处理后的泡沫镍孔壁上沉积钛酸钡，得到泡沫镍/钛酸钡复合材料；

S3、对泡沫镍进行刻蚀的步骤；

将所述的泡沫镍/钛酸钡复合材料在氩气气氛下高温烧结一段时间后，将泡沫镍刻蚀掉，得到三维钛酸钡骨架，在空气气氛中将所述三维钛酸钡骨架中的杂质煅烧去除，得到纯钛酸钡材料；

S4、制备钛酸钡/聚醚酰亚胺介电复合材料的步骤：

将聚醚酰亚胺和1-甲基-2吡咯烷酮在一定温度下混合后作为混合溶液；

将所述的纯钛酸钡材料利用浸渍提拉法浸渍所述的混合溶液，浸渍重复多次，在一定温度下固化一段时间后，得到钛酸钡/聚醚酰亚胺介电复合材料。

作为本发明的一个优选方案，步骤S1中，所述的预处理步骤是将泡沫镍修剪成一定面积的块体结构，然后将其置于盛有丙酮的容器中进行超声清洗，之后将丙酮更换为去离子水继续进行超声清洗，最后通过加入无水乙醇进行超声清洗，即完成对泡沫镍的清洗。

作为本发明的另一个优选方案，步骤S2中，泡沫镍/钛酸钡复合材料的制备步骤包括：将钛酸钡粉末和聚醚酰亚胺混合后，向其中加入异丙醇，室温下搅拌3～5h，之后超声分散20～40min，获得分散均匀的钛酸钡溶液；

利用直流电源进行电泳沉积，选用两个铂片作为正极，预处理后的泡沫镍作为负极，在电压为40V时沉积10～30min；