CN101851344A - 改善聚合物介电性质的方法和相关制品及器件 - Google Patents
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Abstract
在本发明的一个方面，本发明描述一种提高聚合物介电击穿强度的方法。所述方法包括提供聚合物，并使聚合物的表面在反应室中与气体等离子在规定等离子条件下接触。聚合物选自具有至少约150℃玻璃化转变温度的聚合物和包含至少一种无机成分的聚合物复合材料。与气体等离子接触进行足以使另外的化学官能性结合到聚合物薄膜表面区域的时间，以提供经处理聚合物。本发明还提供制品和制造方法。
Description
技术领域
本发明通常涉及处理聚合物以提高其介电性质的方法，本发明还涉及包含经处理聚合物层的制品。
背景技术
具有高电阻率、高介电常数、低损耗因数和高电场击穿强度(Vb)的聚合物作为电介质在电子器件(如电容器)中具有重要应用。电子工业受成本和性能驱动，对材料降低成本和改善可靠性和性能的需求不断增加。聚合物基器件长期受到关注，因为与聚合物薄膜挤出或溶液流延相关的制造技术可很容易与薄膜金属化技术组合，以得到柔韧且经济的器件并且可制成很大电子器件。
聚合物薄膜，如聚碳酸酯、聚丙烯和聚酯，一直是制造千伏范围操作所用薄膜静电电容器选择的绝缘介质。由于其内在的低介电损失、极佳的高频响应、低损耗因数(DF)、低等效串联电阻(ESR)和高电压能力，聚合物基电容器一直是很多电力电子和脉冲电力应用选择的电容器。聚合物基电容器没有利用所施加电压的电容系数，并且不出现如在陶瓷基电容器情况观察的金属迁移或流失。
在过去的十年里，通过先进制造技术和新材料的组合，电容器的可靠性已取得显著的提高。另外，聚合物基电子器件，如电容器，呈现紧凑电容器结构、自清除能力、较长寿命和较高能量密度。这些优点，与减小的尺寸、简单性和制造成本优点结合，使这些聚合物基电容器能够广泛用于电力电子工业。
聚合物基电容器重量轻，紧凑，因此对各种地面和空间应用具有吸引力。然而，大多数介电聚合物的特征是低能量密度(＜5J/cc)，并且/或者具有低击穿强度(＜450kV/mm)，这可能限制电容器的工作电压。其他缺点有时也与这些类型的电容器相关，例如涉及热稳定性和寿命缩短。为了达到高能量密度，可合乎需要具有高介电常数和高击穿强度两种性质。在这两种性质之间平衡可能不利。显示高击穿强度的大多数介电聚合物具有相对较低介电常数。
因此，重要的是确定具有显著高介电常数和相对较高击穿强度的材料。需要解决上述问题并且满足电子工业应用目前需要的聚合物材料。还需要制备聚合物基电子器件所用高品质聚合物材料的较简单和通用方法。
发明内容
本发明的一个方面提供一种提高聚合物介电击穿强度的方法，所述方法包括提供聚合物，并使聚合物的表面与气体等离子在反应室中接触。聚合物选自具有至少约150℃玻璃化转变温度的聚合物和包含至少一种无机成分的聚合物复合材料。气体等离子由选自氧气、四氟化碳、氮气、空气、氨气、氢气、氩气和氦气的至少一种原料气形成。原料气以至少约1标准立方厘米/分钟至约10000标准立方厘米/分钟的流速引到聚合物的表面。与气体等离子接触进行足以使另外的化学官能性结合到聚合物薄膜表面区域的时间，以提供经处理聚合物。以此方式，经处理聚合物具有大于未处理聚合物介电击穿强度至少0.1％的介电击穿强度。
本发明的另一个方面提供具有约3焦耳/立方厘米至约50焦耳/立方厘米的能量密度的制品。所述制品通过这样一种方法制造，所述方法包括提供聚合物，并使聚合物的表面在反应室中与气体等离子接触。聚合物选自具有至少约150℃玻璃化转变温度的聚合物和包含至少一种无机成分的聚合物复合材料。气体等离子通常由选自氧气、四氟化碳、氮气、空气、氨气、氢气、氩气和氦气的至少一种原料气形成。在大多数实施方案中，原料气以至少约1标准立方厘米/分钟的流速引到聚合物的表面。与气体等离子接触进行足以使另外的化学官能性结合到聚合物薄膜表面区域的时间，以提供经处理聚合物。经处理聚合物具有大于未处理聚合物介电击穿强度至少约0.1％的介电击穿强度。
附图说明
通过阅读以下详述并参考附图，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解，其中在全部附图中相似的数字代表相似的元件，其中：
图1为根据本发明的一个方面的显示介电层等离子处理表面的聚合物薄膜电容器的部分的横截面图。
图2为根据本发明的一个方面的等离子接触时间-击穿强度的绘图。
图3为根据本发明的一个方面的聚合物薄膜厚度-击穿强度的绘图。
具体实施方式
虽然本文已只说明和描述本发明的某些特征，但本领域的技术人员应想到很多修改和变化。因此，应了解，附加权利要求旨在覆盖落在本发明真实精神内的所有这些修改和变化。在本说明书和权利要求书中引用了一些术语，这些术语具有以下含义。
除非本文另外清楚地指明，单数形式“一”和“所述”包括复数讨论对象。如在整个说明书和权利要求中所用，可用近似语言修改任何定量表达，这些表达可容许改变，而不引起所涉及的基本功能的改变。因此，由术语例如“约”修饰的数值不限于所指定的精确值。在某些情况下，近似语言对于测定数值可相应于仪器的精确度。类似地，“不含”可与术语结合使用，可包括非基本量或微量，尽管仍可认为是不含所修饰术语。
本文所用术语“可”和“可以为”表示在一组情况内发生、具有规定性质、特性或功能的可能性，并且/或者通过表达与修饰动词相关的一个或多个能力、性能或可能性修饰另一个动词。因此，“可”和“可以为”的使用表示修饰的术语明显适合、能够或适合指定的能力、功能或使用，尽管考虑在某些情况下，修饰的术语可能有时是不适合、能够或适合的。例如，在某些情况下，事件或能力能够预料，而在其他情况下，所述事件或能力不能发生-此差别由术语“可”和“可以为”体现。
“任选”或“任选地”意味随后描述的事件或情况可发生或可不发生，并且此描述包括事件发生的情况和不发生的情况。
在本文中考虑的一些介电性质为介电常数和击穿强度。介电材料的“介电常数”是其中电极之间和周围的空间用介电材料填充的电容器的电容与相同电极结构在真空中的电容的比率。本文所用“击穿强度”是指在所施加的AC或DC电压下聚合物(介电)材料的抗介电击穿性的量度。在击穿前施加的电压除以介电(聚合物)材料的厚度提供击穿强度值。击穿强度一般用在单位长度的电位差单位测量，如千伏/毫米(kV/mm)。本文所用术语“高温”是指除非另外指明，高于约100℃的温度。
已经提到，在一个实施方案中，本发明提供一种提高聚合物介电击穿强度的方法，所述方法包括提供聚合物，并使聚合物的表面在反应室中与由至少一种原料气形成的气体等离子接触。适合原料气的非限制实例为氧气、臭氧、四氟化碳、氮气、空气、氨气、氢气、氩气、氧化亚氮、六氟化硫、氯气、三氯化硼、氦气及其各种组合。在一个实施方案中，原料气包含至少约50％空气。在另一个实施方案中，原料气包含至少约75％空气。原料气以至少约1标准立方厘米/分钟至约10000标准立方厘米/分钟的流速引到聚合物的表面。与气体等离子接触进行足以使另外的化学官能性结合到聚合物薄膜表面区域的时间，以提供经处理聚合物。经处理聚合物具有大于未处理聚合物介电击穿强度至少0.1％的介电击穿强度。
在一个实施方案中，聚合物具有至少约150℃玻璃化转变温度，在一些具体实施方案中，至少约200℃。多种聚合物显示此性质，通常被称为“高温聚合物”。非限制实例包括聚醚酰亚胺、氰基改性的聚醚酰亚胺、聚砜、聚偏二氟乙烯、聚六氟乙烯(polyvinylidenehexafluoride)、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚芳醚、聚醚砜、氰基乙基纤维素、硅氧烷酰亚胺聚合物和包含任何前述的各种共聚物。(本领域的技术人员应了解，一些所列聚合物可能以不满足本实施方案的温度标准级别得到)。另外，也可使用不同聚合物的很多物理混合物。在那些情况下，优选各单独聚合物具有至少约150℃的玻璃化转变温度。
在另一个实施方案中，聚合物为聚合物复合材料。本文所用术语“复合材料”是指由多于一种成分制成的材料。因此，在此实施方案中，聚合物或共聚物包含至少一种无机成分，例如填料。聚合物可选自上述较高温聚合物，或者可以为较低温聚合物(或共聚物或混合物)，即，具有小于约150℃玻璃化转变温度的聚合物。此类聚合物的实例包括聚丙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚苯硫醚、聚醚、聚偏二氟乙烯、聚氯乙烯或其共聚物。无机成分的非限制实例包括含硅材料、含碳材料、金属水合物、金属氧化物、金属硼化物和金属氮化物。在一个实施方案中，无机成分为选自粉末状铁电材料、钛酸钡、氮化硼、氧化铝、钛酸锶、钛酸锶钡、氧化铝、二氧化钛、二氧化锆、氧化镁、氧化锌、氧化铯、三氧化二钇、二氧化硅、锆酸铅和锆钛酸铅的至少一种成分。无机成分可以为多种形状或形式，例如颗粒、纤维、片晶、须晶、棒或两种或更多种前述形状的组合。在一个实施方案中，无机成分(例如，颗粒)可以具有规定粒径、粒径分布、平均颗粒表面积、颗粒形状和颗粒横截面几何形状的形式使用。(根据成分类型，也可遵守其他技术规范，例如在须晶或棒的情况下为长径比)。
在一个实施方案中，无机成分可以基于聚合物复合材料总重量约1％重量至约80％重量的量存在于聚合物复合材料中。在另一个实施方案中，无机成分可以基于聚合物复合材料总重量约5％重量至约60％重量的量存在。在另一个实施方案中，无机成分可以基于聚合物复合材料总重量约10％重量至约50％重量的量存在。
在一个实施方案中，聚合物表面与气体等离子的接触在适用于等离子处理的条件下在反应室中进行。如本文中提到，对表面的等离子处理是指引起分子结构改变或原子取代的等离子反应。例如，使聚合物表面与氟化物质(例如四氟化碳(CF4))的气体等离子接触诱导聚合物表面中的氢原子用氟原子取代。这导致产生氟化结构，与未处理聚合物比较，氟化结构可产生更佳聚合物性质，例如至少部分使聚合物表面官能化。在一个非限制实例中，等离子处理可包括多种技术，例如电晕处理、气体气氛等离子、火焰等离子、大气压等离子、低压等离子、真空等离子、辉光放电等离子、等离子蚀刻、化学气相沉积等。在一个实施方案中，与等离子的接触用在本领域已知的化学气相沉积(CVD)技术进行。对一些实施方案优选的CVD技术的具体类型为等离子增强化学气相沉积(PECVD)，此技术也为本领域的技术人员所熟悉。
在一个实施方案中，气体等离子由选自氧气、臭氧、四氟化碳、氮气、空气、氨气、氢气、氩气、氧化亚氮、六氟化硫、氯气、BCl3和氦气的至少一种原料气形成。在另一个实施方案中，气体等离子包括空气。在一个实施方案中，原料气以约1标准立方厘米/分钟至约10000标准立方厘米/分钟的流速引到聚合物的表面。在另一个实施方案中，流速为约200标准立方厘米/分钟至约7000标准立方厘米/分钟。在另一个实施方案中，流速为约300标准立方厘米/分钟至约3000标准立方厘米/分钟。
在一个实施方案中，聚合物表面与气体等离子的接触在约0.1毫托至约15托的压力进行。在另一个实施方案中，聚合物表面的接触在约50毫托至约10托的压力进行。在另一个实施方案中，聚合物表面的接触在约200毫托至约2托的压力进行。
在一个实施方案中，聚合物表面在反应室与气体等离子的接触在约10℃至约200℃的温度进行。在另一个实施方案中，聚合物表面在反应室与气体等离子的接触在约25℃至约100℃的温度进行。
在一个实施方案中，聚合物表面在反应室与气体等离子的接触进行约1秒至约30分钟时间。在另一个实施方案中，聚合物表面在反应室与气体等离子的接触进行约10秒至约10分钟时间。在另一个实施方案中，聚合物表面在反应室与气体等离子的接触进行约20秒至约60秒时间。最适合的处理时间(及上述等离子温度)部分取决于所用具体聚合物。
在一个实施方案中，气体等离子具有在气体等离子产生区域内在约0.1电子伏特至约10电子伏特的电子温度约1x109cm-3至约1x1015cm-3的电子密度。在一个实施方案中，聚合物薄膜的表面区域从聚合物的表面延伸到至少约1纳米深度，在某些情况下延伸到至少约10微米深度。
在一个实施方案中，经处理聚合物层具有大于未处理聚合物介电击穿强度至少约0.1％的介电击穿强度。在另一个实施方案中，经处理聚合物层具有大于未处理聚合物介电击穿强度至少约5％的介电击穿强度。
在一个实施方案中，本发明提供一种由以上方法制成的制品。制品可包括用上述技术处理的聚合物(例如，一个或多个部分或完全由聚合物形成的层)。制品的非限制实例包括电容器、绝缘薄膜/层或绝缘带。例如，可用带作为器件所用绝缘系统的部分，如旋转机械、变压器、电缆和其他电气器件。在一个实施方案中，制品为电容器。在一个实施方案中，制品具有约10厘米至约10,000厘米的长度和约10厘米至约200厘米的宽度。在一个实施方案中，制品具有约1微米至约20微米的厚度。
在另一个实施方案中，经处理聚合物为电容器内的介电层。在一个实施方案中，介电层的厚度为约0.5微米至约50微米。在一个实施方案中，介电层可在约-50℃至约250℃工作。在另一个实施方案中，介电层具有约300千伏/毫米至约700千伏/毫米的击穿电压。
在一个实施方案中，制品包括具有约3焦耳/立方厘米至约50焦耳/立方厘米的能量密度的经处理聚合物。在另一个实施方案中，制品包括具有约10焦耳/立方厘米至约20焦耳/立方厘米的能量密度的经处理聚合物。
在一个实施方案中，由以上方法处理的聚合物可显示与未处理聚合物比较提高的性能。这些性能的实例包括较高介电常数、增加的介电击穿电压、减少的表面缺陷、增加的热稳定性和增加的抗电晕击穿性。在另一个实施方案中，包含至少一种无机成分并且根据本文所述实施方案之一处理的聚合物复合材料显示优良导热性(与未处理的含无机复合材料比较)，并且可适用于多种最终用途。
在现有技术中，表面缺陷引起电介质击穿电压分散，导致在包括聚合物薄膜的制品中在不同位置有不同的击穿电压。例如，包括聚合物薄膜作为介电层的电容器可表现不同的表面缺陷，导致电容器的总击穿电压降低。如上所述等离子处理聚合物薄膜的表面在表面结构中提供更大的均匀性，因此减少表面缺陷。这产生较窄击穿电压范围，因此增加并延长制品的寿命。另外，抗电晕性，即制品中电介质经受规定水平电离而不导致电介质完全击穿的时间的量度，可通过此表面处理提高。这直接致使制品寿命延长。
在一个实施方案中，本发明的经处理聚合物层可以本领域的技术人员已知的一些方式施加到基片上(如电容器元件)。涂覆方法的非限制实例包括旋涂、浸涂、刷涂、溶剂流延和化学气相沉积。
图1代表本发明的聚合物薄膜电容器10的横截面图。聚合物薄膜电容器10包括电极12，例如阴极，在电极上布置介电层14。在一个实例中，介电层14为聚醚酰亚胺薄膜，此薄膜包括与电极12相对的等离子处理表面16。
如以上一般性描述，本发明的一个实施方案涉及一种制品，如电容器，所述制品具有约10cm至约10,000cm长度，约10cm至约200cm宽度，和约1微米至约20微米厚度尺寸。制品具有约3焦耳/立方厘米至约50焦耳/立方厘米的能量密度，并且至少部分由两类聚合物材料的一种形成：(I)至少一种具有至少约150℃玻璃化转变温度的聚合物；或(II)包含至少一种无机成分的聚合物复合材料。另外，制品包含至少一个具有表面区域的表面，表面区域包含的化学官能性不同于聚合物或聚合物复合材料中存在的化学官能性。换句话讲，另外的“不同”化学官能性产生于使用聚合物的气体等离子处理，如本公开中所述。此官能性与常规聚合物中链、单体或“链节”单元内或之间存在的一般键和官能性不同。存在此官能性，尤其是在这些尺寸的制品中存在，提高介电击穿强度，例如，与不含此另外化学官能性的类似或相同制品比较，提高至少约0.1％。如上提到，具有提高击穿强度的器件或材料可非常有用于多种需求电子工业应用。
实施例
以下实施例说明本发明的方法和实施方案，因此，不应解释为对权利要求的限制。
除非另外说明，所有成分均可购自以下一般化学供应商：AlphaAesar，Inc.(Ward Hill，Massachusetts)，Sigma Aldrich(St.Louis，Missouri)，Spectrum Chemical Mfg.Corp.(Gardena，California)等。
在Plasma Therm 790 SLR电容耦合反应离子蚀刻(RIE)系统，在不同处理时间，如10秒和2分钟，对7-15mil(0.018-0.038cm)厚聚醚酰亚胺聚合物薄膜(
聚合物，购自SABIC Innovative Plastics)进行表面处理。真空系统由约1-2英寸(2.5cm至5.0cm)间隙分离的两个11英寸(27.94cm)直径的圆形水平铝电极组成。间隙作为等离子反应区域。平底电极作为被处理样品的预留位置。顶部电极用小约1mm直径的孔以喷淋头结构穿孔。通过孔将处理气体引入反应区域内。反应器在通过自动节流阀调节的0.05-2托压力操作。施加到顶部或底部电极的RF功率为约500W。当对顶部电极提供功率时，将此结构称为“PE”模式。当对底部电极提供功率时，将此结构称为“RIE”模式。将电极加热到100℃，此电极已调节到约25℃恒温。
将待处理的样品放在底部电极上，并且平粘到底部电极上。(也可将它们放在刚性框架中，并且拉紧)。然后将反应器泵抽到约1毫托压力经历5min，以从系统抽出所有空气。然后使气体流动通过反应器，并调节节流阀，以强制系统压力达到100毫托至约700毫托设定点。不断地实时调节系统压力，以保持约200毫托至约700毫托恒定值。在压力调节后，将RF功率施加到顶板经历10至约60秒。(应注意到，RF功率需要约5-10秒点火。对于较短运行，例如小于约30秒，此预点火时间可加到全部过程时间)。然后终止RF功率，并打开节流阀，以便系统达到基础压力。使反应器排气，并移出样品。
根据ASTM D 3755测定经处理样品的电击穿强度。样品厚度用FilmetricsTM薄膜测量系统光学测量。一般测量20个点，以得到统计显著平均击穿强度值。对各样品记录环境相对湿度(％)和温度。将样品浸入ClearcoTM STO-50变压器油(聚二甲基硅氧烷)。以500V/s上升速率自动施加正DC电压。顶部电极为1/4英寸(0.64cm)不锈钢滚珠轴承电极，并且接地电极为2.00英寸(5.1cm)铜Rogovski电极。
图2数据显示对于较厚PEI基片的不同厚度的等离子处理PEI片的击穿强度(kV/mm)作为处理时间的函数。利用上述方法，用CF4气体等离子处理3个厚度(10，13，15um)的聚醚酰亚胺薄片(
聚合物，购自SABIC Innovative Plastics)。研究经处理样品的等离子处理时间对击穿强度的时间依赖性。将样品装入等离子处理室，一次一个样品。将室抽气，在达到基础压力后，将等离子源点火，并在设定量时间后关闭。在试验期间保持恒定的其他等离子参数：使CF4气体以约250标准立方厘米/分钟的流速通过反应器。将约250瓦RF功率以RIE模式施加到底部电极。将电极加热到100℃，电极已调节到约25℃恒温和壁温。将系统压力保持在100毫托。
对各聚醚酰亚胺厚度等离子处理进行15、30和60秒。然后如上所述试验各样品的击穿强度。对各聚醚酰亚胺厚度通过具有一个未处理样品得到比较性数据。测量的数据在图2中绘图。
从图2观察到，10微米厚度聚醚酰亚胺片显示在等离子处理后击穿强度提高相对较小。然而，在约30秒等离子处理时间后13微米厚度和15微米厚度的样品的击穿强度出现提高(即，等离子处理的样品相对于未处理样品的变化)。对于这些具体样品，较长的等离子处理时间，如60秒，不产生任何击穿强度提高。如前所述，在其他聚合物材料情况和/或其他等离子处理参数情况下，击穿强度最大提高的时间依赖性可能不同。
图3显示使用不同等离子气体类型和聚醚酰亚胺基片厚度由等离子处理提高击穿。利用上述方法，用CF4气体等离子处理4个厚度(7，10，13，15微米)的聚醚酰亚胺薄片(
聚合物，购自SABICInnovative Plastics)。将样品装入等离子处理室，一次一个样品。将室抽气，在达到基础压力后，将等离子源点火，并在设定量时间后关闭。在试验期间保持其他等离子参数恒定。使等离子气体以约250标准立方厘米/分钟的流速通过反应器。将约250瓦RF功率以RIE模式施加到底部电极。将电极加热到100℃，但电极已调节到约25℃恒温和壁温。将系统压力保持在100毫托。对于各样品将等离子处理时间保持恒定约30秒。检查气体等离子(CF4、空气和O2)气体。然后如上所述试验各样品的击穿强度。试验各聚醚酰亚胺基片厚度的一个未处理样品，作为比较性数据。将击穿强度作为等离子气体类型和聚醚酰亚胺基片厚度的函数绘图，如图3所示。
从图3观察到，对于较薄聚醚酰亚胺基片，等离子处理未引起击穿强度提高。(这可能由于等离子对较薄材料体的影响，或许导致一些材料降解。如前提到，通过改变聚合物类型，或者改变其他等离子处理参数，提高在这些厚度的处理效率也是可能的)。然而，对较厚(13和15微米)聚醚酰亚胺基片观察到击穿强度提高。在氧为等离子气体时，利用较厚(13和15微米)聚醚酰亚胺基片观察到约700千伏/毫米的击穿强度提高。
虽然已关于示例性实施方案描述了本发明，但本领域的技术人员应理解，可在不脱离本发明的范围下进行各种变化，并可用等效要素代替其要素。另外，可在不脱离本发明的基本范围下作出很多修改，以使具体情况或材料适应本发明的教授。因此，本发明不限于为实施本发明包括的最佳方式公开的具体实施方案，但本发明包括落在附加权利要求范围内的所有实施方案。
Claims (10)
1.一种提高聚合物介电击穿强度的方法，所述方法包括：
提供聚合物，其中聚合物选自具有至少约150℃玻璃化转变温度的聚合物和包含至少一种无机成分的聚合物复合材料；和
使聚合物的表面在反应室中与气体等离子接触，气体等离子由选自氧气、四氟化碳、氮气、空气、氨气、氢气、氩气和氦气的至少一种原料气形成，其中原料气以至少约1标准立方厘米/分钟至约10,000标准立方厘米/分钟的流速引到聚合物的表面；
其中与气体等离子接触进行足以使另外的化学官能性结合到聚合物薄膜表面区域的时间，以提供经处理聚合物；
其中经处理聚合物具有大于未处理聚合物介电击穿强度至少0.1％的介电击穿强度。
2.权利要求1的方法，其中聚合物表面与气体等离子的接触通过等离子增强化学气相沉积技术进行。
3.权利要求1的方法，其中聚合物复合材料包含至少一种选自聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚醚、聚酯、聚苯硫醚、聚偏二氟乙烯、聚氯乙烯及其共聚物的聚合物。
4.一种制品，所述制品由权利要求1的方法制成。
5.权利要求4的制品，其中制品包括具有约3焦耳/立方厘米至约50焦耳/立方厘米的能量密度的聚合物。
6.一种具有约3焦耳/立方厘米至约50焦耳/立方厘米的能量密度的制品，所述制品通过包括以下步骤的方法制造：
提供聚合物，其中聚合物选自具有至少约150℃玻璃化转变温度的聚合物和包含至少一种无机成分的聚合物复合材料；
使聚合物的表面在反应室中与气体等离子接触，气体等离子由选自氧气、四氟化碳、氮气、空气、氨气、氢气、氩气和氦气的至少一种原料气形成，其中原料气以至少约1标准立方厘米/分钟的流速引到聚合物的表面；
其中与气体等离子接触进行足以使另外的化学官能性结合到聚合物薄膜表面区域的时间，以提供经处理聚合物；
其中经处理聚合物具有大于未处理聚合物介电击穿强度至少约0.1％的介电击穿强度。
7.权利要求6的制品，所述制品为电容器形式，所述电容器具有由介电材料分离的两个导体，其中介电材料包括经处理聚合物。
8.权利要求6的制品，所述制品具有约10cm至约10,000cm长度，约10cm至约200cm宽度，和约1微米至约20微米厚度尺寸。
9.一种具有约3焦耳/立方厘米至约50焦耳/立方厘米的能量密度的电容器，所述电容器通过包括以下步骤的方法制造：
提供聚合物，其中聚合物选自具有至少约150℃玻璃化转变温度的聚合物和包含至少一种无机成分的聚合物复合材料；
使聚合物的表面在反应室中与气体等离子接触，气体等离子由选自氧气、四氟化碳、氮气、空气、氨气、氢气、氩气和氦气的至少一种原料气形成，其中原料气以至少约1标准立方厘米/分钟的流速引到聚合物的表面；
其中与气体等离子接触进行足以使另外的化学官能性结合到聚合物薄膜表面区域的时间，以提供经处理聚合物；
其中经处理聚合物具有大于未处理聚合物介电击穿强度至少约0.1％的介电击穿强度。
10.一种制品，所述制品具有约10cm至10,000cm长度，约10cm至200cm宽度，和约1微米至约20微米厚度尺寸，并且具有约3焦耳/立方厘米至约50焦耳/立方厘米的能量密度，
其中制品包含(I)至少一种具有至少约150℃玻璃化转变温度的聚合物；或(II)包含至少一种无机成分的聚合物复合材料；并且
其中制品包含至少一个具有表面区域的表面，表面区域包含的化学官能性不同于聚合物或聚合物复合材料中存在的化学官能性；并且其中
制品的特征在于介电击穿强度大于不含相异化学官能性的相同制品的介电击穿强度至少约0.1％。
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