三氟甲基磺酸锂,环氧树脂复合材料的研究

2021-04-11 22:22:00
李琳琳
原创
2748
摘要:高介电常数(High-k)聚合物基复合材料)在可卷曲触摸屏、机器人传感器和电子皮肤等领域具有巨大的应用前景。要求材料不仅具有High-k,而且应该兼具高透明性、柔韧、高强度、高击穿强度和低介电损耗等多功能。但目前研发一种兼具多功能的高介电常数复合材料仍然是一个具有重大意义的挑战

内容分为两个方面:

1.首先,以环氧树脂(EP)为基体,以聚丙烯腈(PAN)- 三氟甲磺酸锂(LiOTf)杂化体为导体,制得了一种新型多功能复合膜。深入研究了复合膜的组成对复合材料结构与性能的影响。研究结果表明,与前人所报道的High-k材料相比, EP/(PAN-LiOTf)复合膜的最大特色是在具有High-k的同时,兼具透明、高柔性、高强度和高击穿强度。当EP含量为22wt%时,所制得的0.22EP/(PAN-LiOTf)复合膜在600-800nm波长范围内平均透过率在91%,断裂伸长率约为12.7%;与此同时,介电常数、交流击穿强度和最大储能密度分别达到22.1(100Hz)、41.9kV/mm和0.172J cm~(-3),是EP树脂值的4.9倍、1.8倍和15.2倍,克服了传统导体加入聚合物后,导致相应复合材料的击穿强度显著降于聚合物的弊端。深入探讨了EP/(PAN-LiOTf)复合材料优异综合性能的本质。研究表明EP/(PAN-LiOTf)复合材料的独特结构是以PAN为桥梁,使得Li~+在EP/(PAN-LiOTf)复合材料均匀分散;同时通过EP、PAN和LiOTf三者之间强烈的相互作用,构筑了均匀、缺陷少的交联结构。

2.其次,在复合材料具有优异透明性的前提下,使复合材料获得更加优异的介电性能,以具有独特导电特性的 AN-LiOTF介电性能的影响。研究结果表明,当 PAN-LiOTf复合膜中LiTf的添加量为50wt%时,EP/PAN-0.5LiOTf/EP复合材料的透过率在600-800nm波长范围内保持高透过率(平均90%)。在100Hz下,EP/PAN-0.5 LiOTf/EP复合材料的介电常数和介电损耗分别为109和0.8,介电损耗仅是PAN-0.5 LiOTf值的0.06倍。EP/PAN- LiOTf/EP复合材料优异的介电性能源于EP层与PAN-LiOTf层的界面极化,同时EP膜有效地阻断了电荷在层与层界面处的传递。这种特殊结构的复合材料具有不同于传统导体/聚合物复合材料的综合性能,包括高透光性、高介电常数、低介电损耗,克服了传统导体与聚合物复合后,介电损耗较高及透明性降低的弊端。本文为研制透明多功能High-k聚合物复合膜的制备提供了新思路。


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