CN102173155A - 聚合物基陶瓷复合介电材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚合物基陶瓷复合介电材料，其特征在于，由多层介电材料层构成，所述多层介电材料层包括：第一聚偏二氟乙烯层；以及复合材料层，所述复合材料层设在所述第一聚偏二氟乙烯层的一侧表面上且含有90～50vol％的聚偏二氟乙烯和10～50vol％的纳米钛酸钡。根据本发明实施例的聚合物基陶瓷复合介电材料具有更高的介电常数、更良好的加工性能。本发明还提供了一种电容器以及聚合物基陶瓷复合介电材料的制备方法。

Description

聚合物基陶瓷复合介电材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及电介质材料生产领域，尤其是涉及一种聚合物基陶瓷复合介电材料及其制备方法。

背景技术

混合动力汽车作为清洁、高效和可持续发展的交通工具，既对改善空气质量、保护环境具有重大意义，又为日益严重的石油危机提供了解决方法，因此成为目前世界各国争先开发的一项高新技术。混合动力汽车需要大功率模块化的实现DC/AC变换的逆变器(变换器)平台，在该逆变器中电容器起着非常关键的作用。而现有的电容器体积庞大，占逆变器模块近一半的体积，不能满足伴随混合动力汽车的小型化、轻量化而来的逆变器小型化、轻量化的要求。鉴于此，迫切需要开发出高储能密度的电介质材料以实现电容器等电子元件乃至逆变器小型化、轻量化的要求。

聚合物基纳米复合电介质材料结合了电介质陶瓷的高介电性能和聚合物的密度小、柔韧性好、易成型等特点，且加工温度低、工艺简单、适合于工业化生产。目前，国内外的研究主要集中在提高单层复合材料的介电常数上。例如，J.Kulek等将钛酸钡(BaTiO₃)和聚偏二氟乙烯(PVDF)粉体在氮气气氛下直接混合，并在450K、600MPa的条件下进行热压处理，在BaTiO₃含量为30vol％时，复合材料的介电常数为32。党智敏等将BaTiO₃与PVDF共混，当BaTiO₃含量高达50vol％时，复合材料的介电常数仅为41。然而，这类研究工作的特点基本上都是通过大量添加BaTiO₃来提高复合材料的介电常数。不利的是，随着无机物(BaTiO₃)加入量的增加，使得BaTiO₃在聚合物基体内分布不均匀或形成大量团聚，这一方面引起复合材料柔韧性明显下降，加工性能差；另一方面过量的BaTiO₃不能发挥其应有的介电性能，致使材料介电常数的提高受到一定限制，最终导致材料整体性能不能满足应用需求。因此，迫切需要制备一种具有高介电常数以及加工性能良好的聚合物基复合介电材料。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种具有高介电常数且具有良好加工性能的聚合物基陶瓷复合介电材料。

本发明的另一个目的在于提供一种储电能力强、小型、轻型的电容器。

本发明的再一个目的在于提供一种具有高介电常数的聚合物基陶瓷复合介电材料的制备方法。

根据本发明第一方面的实施例的聚合物基陶瓷复合介电材料，由多层介电材料层构成，所述多层介电材料层包括：第一聚偏二氟乙烯层；以及复合材料层，所述复合材料层设在所述第一聚偏二氟乙烯层的一侧表面上且含有90～50vol％的聚偏二氟乙烯和10～50vol％的纳米钛酸钡。

根据本发明上述实施例的聚合物基陶瓷复合介电材料，由于相邻两层介电材料层中纳米钛酸钡含量不同因而具有不同的介电常数，而介电常数差异将在层间界面处产生界面极化，由此提高聚合物基陶瓷复合介电材料整体的介电常数；此外，由于第一聚偏二氟乙烯层的存在以及聚合物基陶瓷复合介电材料总体钛酸钡添加量的降低，有效地保证了聚合物基陶瓷复合介电材料良好的加工性能，以及聚合物基复合介电材料与电极材料的结合性，避免了电极的剥离。

另外，根据本发明实施例的聚合物基陶瓷复合介电材料，还可以具有下列附加技术特征：

可选地，所述复合材料层由多层复合材料子层构成，且所述复合材料子层中的纳米钛酸钡的含量从与所述第一聚偏二氟乙烯层相邻一侧向着另一侧逐层增加。因此，通过设置多层复合材料子层，利用各子层间界面处产生的界面极化可以进一步增加材料整体的介电常数。

优选地，所述第一聚偏二氟乙烯层的厚度为20μm～100μm，各所述复合材料子层的厚度分别为20μm～300μm。由此，不仅能够使根据本发明实施例的聚合物基陶瓷复合介电材料具有很高的介电常数，而且能够使根据本发明实施例的聚合物基陶瓷复合介电材料具有良好的加工性能。

根据本发明的一个实施例，所述多层介电材料层还包括：第二聚偏二氟乙烯层，所述第二聚偏二氟乙烯层设在所述复合材料层的另一侧表面上。可选地，所述复合材料层由多层复合材料子层构成，在各所述复合材料子层中纳米钛酸钡的含量从位于中间的所述复合材料子层向着位于两侧的所述复合材料子层逐层减少。优选地，所述第一聚偏二氟乙烯层和所述第二聚偏二氟乙烯层的厚度分别为20μm～100μm，各所述复合材料子层的厚度分别为20μm～300μm。通过设置第二聚偏二氟乙烯层，在进一步提高聚合物基陶瓷复合介电材料的加工性能的同时能够改善聚合物基陶瓷复合介电材料与电极的相容性，因此能够大大提高电容器的稳定性。

根据本发明的一个实施例，所述纳米钛酸钡表面由磷酸或钛酸酯偶联剂进行了表面改性。由此，可以使纳米钛酸钡能在聚偏二氟乙烯中更好地分散，有利于提高复合材料的均匀性，改善材料的可加工性，更重要地，纳米钛酸钡的表面改性可以使钛酸钡与聚合物间形成良好的有机结合，从而有助于进一步提高复合材料的电学性能。

根据本发明第二方面实施例的电容器包括导体和绝缘介质，所述绝缘介质由本发明第一方面实施例所述的聚合物基陶瓷复合介电材料构成。

根据本发明上述例的电容器，由于使用本发明第一方面实施例的聚合物基陶瓷复合介电材料，因此具有储电能力强、小型、轻型的特点。

根据本发明第三方面实施例的聚合物基陶瓷复合介电材料的制备方法，包括以下步骤：A)将聚偏二氟乙烯加入溶剂中以制备聚合物溶液，将不同重量的纳米钛酸钡以及聚偏二氟乙烯加入所述溶剂中以制备不同浓度的复合材料浆料，所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺；B)以所述复合材料浆料为原料通过流延法或旋涂法或溶液浇注法制备复合材料层；以及C)以所述聚合物溶液为原料在所述复合材料层的至少一侧表面上设置聚偏二氟乙烯层。

根据本发明的一个实施例，所述步骤B)是通过依次实施以下步骤进行的：B-1)将所述步骤A)得到的所述复合材料浆料成型，得到复合材料子层；以及B-2)在所述复合材料子层上按照预定顺序依次成型纳米钛酸钡含量不同的复合材料子层，得到复合材料层。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤C)中所述聚偏二氟乙烯层是通过流延法或旋涂法或溶液浇注法设置在所述复合材料层的至少一侧表面上的。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或者通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是实施例1制得的聚合物基陶瓷复合介电材料的结构示意图；

图2是实施例3制得的聚合物基陶瓷复合介电材料的结构示意图；

图3是实施例5制得的聚合物基陶瓷复合介电材料的结构示意图；以及

图4是实施例6制得的聚合物基陶瓷复合介电材料的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

针对现有技术中复合材料的介电常数和加工性能有待进一步提高的问题，本发明提供了一种具有多层结构的聚合物基陶瓷介电复合材料。

在本发明的一些实施例中，聚合物基陶瓷复合介电材料由多层介电材料层构成，所述多层介电材料层包括聚偏二氟乙烯层和复合材料层，所述复合材料层含有90～50vol％的聚偏二氟乙烯和10～50vol％的纳米钛酸钡。由于相邻两层介电材料层中的纳米钛酸钡的含量不同因而具有不同的介电常数，而介电常数差异导致层间界面处产生了界面极化，因此提高了聚合物基陶瓷复合介电材料整体的介电常数。此外，由于聚偏二氟乙烯层的存在，有效地提高了聚合物基陶瓷复合介电材料的加工性能。

从钛酸钡对复合材料整体的介电性能的贡献考虑，所述钛酸钡的粒度大小优选为20nm～100nm。另外，为了进一步提高纳米钛酸钡在聚偏二氟乙烯基体中的分散性能以及提高无机相与有机相的相容性，可以对所用的纳米钛酸钡进行表面改性，例如，可以通过磷酸或钛酸酯偶联剂对纳米钛酸钡表面改性。

从与纳米钛酸钡的相容性、成型材料的加工性能、以及与电极之间的结合性方面考虑，所述聚偏二氟乙烯的分子量范围优选为250000～1000000。

在本发明的一些实施例中，所述复合材料层由多层复合材料子层构成，其中相邻两层复合材料子层中的纳米钛酸钡的含量不同。通过设置多层复合材料子层，利用各子层间界面处产生的界面极化从而可以进一步增加介电常数。在本发明的一些具体示例中，各层中所述复合材料子层中的纳米钛酸钡的含量从与所述第一聚偏二氟乙烯层相邻的一侧向着另一侧逐层增加。例如，在本发明的一个具体示例中，四层结构的聚合物基陶瓷复合介电材料的复合介电材料层包含三层复合材料子层，这三层复合材料子层中的纳米钛酸钡含量从与第一聚偏二氟乙烯层相邻一侧子层向着另一侧依次为10vol％、30vol％、和50vol％。此外，从有利于提高聚合物基陶瓷复合介电材料的加工性能以及介电性能出发，第一聚偏二氟乙烯层的厚度可以设定为20μm～100μm，各所述复合材料子层的厚度可以分别设定为20μm～300μm。

在本发明的一些具体示例中，所述聚偏二氟乙烯层设置在所述复合材料层的一侧表面上，即形成第一聚偏二氟乙烯层-复合介电材料层的二层结构。在本发明的其他一些具体示例中，所述聚偏二氟乙烯层设置在所述复合材料层的两侧表面上，即形成第一聚偏二氟乙烯层-复合材料层-第二聚偏二氟乙烯层的三层结构聚合物基陶瓷复合介电材料。优选地，所述复合材料层由多层复合材料子层构成，在各所述复合材料子层中纳米钛酸钡的含量从位于中间的所述复合材料子层向着位于两侧的所述复合材料子层逐层减少。例如，在本发明的一个具体示例中，所述复合材料层具有三层复合材料子层，即形成第一聚偏二氟乙烯层-第一复合材料子层-第二复合材料子层-第三复合材料子层-第二聚偏二氟乙烯层的五层结构，其中，第一复合材料子层、第二复合材料子层、第三复合材料子层中的纳米钛酸钡含量依次为30vol％、50vol％和30vol％。通过设置多层复合材料子层，并调节所述多层复合材料子层中的纳米钛酸钡的含量可以显著增加聚合物基陶瓷复合介电材料的介电常数。

根据本发明实施例的聚合物基陶瓷复合介电材料，各所述复合材料子层的厚度分别为20μm～300μm，所述聚偏二氟乙烯层的厚度为20μm～100μm。复合材料子层的厚度总和(即复合材料层的厚度)与聚偏二氟乙烯层的厚度之和即为整个聚合物基陶瓷复合介电材料的厚度。

根据本发明上述实施例的聚合物基陶瓷复合介电材料可以用于制备储电性能高、体积小的电容器。

下面参考附图1-3描述根据本发明实施例的聚合物基陶瓷复合介电材料及其制备方法。

I)原料

PVDF：(上海三爱富新材料有限公司，分子量为600000)

BaTiO₃：(山东国瓷功能材料有限公司，粒度为100nm)

N，N-二甲基甲酰胺：(天津市大茂试剂厂，分析纯)

II)制备聚合物(PVDF)溶液

取21g PVDF粉体溶解在175ml N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，经机械搅拌20min制得均匀的PVDF溶液。

III)制备复合材料浆料

分别称取平均粒度为100nm的BaTiO₃粉体3g、11.5g和27g，并分别加入75ml步骤II)制得的PVDF溶液中，球磨24小时后得到BaTiO₃含量为10vol％、30vol％和50vol％的复合材料浆料。

实施例1：制备二层结构聚合物基陶瓷复合介电材料(第一聚偏二氟乙烯层-复合材料层)

首先，以上述复合材料浆料为原料制备复合材料层，然后，以上述聚合物溶液为原料在所述复合材料层的一侧表面设置第一聚偏二氟乙烯层。

1)制备复合材料层

取25ml的BaTiO₃含量为10vol％的复合材料浆料，将复合材料浆料真空脱泡后倒入平整洁净的玻璃基片上，置于60℃环境中使溶剂挥发，得到干燥平整的复合材料层，厚度约为200μm。

2)在复合材料层上设置第一聚偏二氟乙烯层

设置匀胶机转速为750r/min，匀胶时间为10s，在由步骤1)所得的复合材料层的一侧表面上旋涂PVDF溶液(5ml)，然后迅速放入60℃烘箱中使溶剂蒸发，干燥后重复旋涂。如此重复5次，得到厚度约为100μm的第一聚偏二氟乙烯层。

制备所得的聚合物基陶瓷复合介电材料具有二层结构(第一聚偏二氟乙烯层-复合材料层)，如图1所示，上层为BaTiO₃含量为10vol％的复合材料层a，底层为PVDF层b。其中，相对整个聚合物基陶瓷复合介电材料的纳米钛酸钡含量约为6.7vol％。

实施例2：制备二层结构聚合物基陶瓷复合介电材料(第一聚偏二氟乙烯层-复合材料层)

除了所使用复合材料浆料的BaTiO₃含量为50vol％之外，以与实施例1相同的方式制备二层结构聚合物基陶瓷复合介电材料(第一聚偏二氟乙烯层-复合材料层)。

所得二层结构聚合物基陶瓷复合介电材料的复合材料层中BaTiO₃含量为50vol％的，底层为PVDF。其中，相对整个聚合物基陶瓷复合介电材料的BaTiO₃含量约为33.3vol％。

实施例3：制备三层结构聚合物基陶瓷复合介电材料(第一聚偏二氟乙烯层-复合材料层-第二聚偏二氟乙烯层)

除了在制备聚偏二氟乙烯介电材料层时将旋涂重复次数改为3次以形成厚度为50μm的聚偏二氟乙烯层之外，以与实施例1相同的方式制备第一聚偏二氟乙烯层-复合材料层材料。

然后，在所述复合材料层的另一侧表面以与形成第一聚偏二氟乙烯层相同的方式形成第二聚偏二氟乙烯层，从而形成三层结构聚合物基陶瓷复合材料(第一聚偏二氟乙烯层-复合材料层-第二聚偏二氟乙烯层)。

制备所得的聚合物基陶瓷复合介电材料具有三层结构(第一聚偏二氟乙烯层-复合材料层-第二聚偏二氟乙烯层)，如图2所示，底层为第一PVDF层b’-1，中间层为BaTiO₃含量为10vol％的复合材料层a’，上层为第二PVDF层b’-2。其中，第一PVDF层b’-1、复合材料层a’以及第二PVDF层b’-2的厚度分别为50μm、200μm以及50μm。

实施例4：制备三层结构聚合物基陶瓷复合介电材料(第一聚偏二氟乙烯层-复合材料层-第二聚偏二氟乙烯层)

首先，除了在制备聚偏二氟乙烯层时将旋涂重复次数改为3次以形成厚度为50μm的聚偏二氟乙烯层之外，以与实施例2相同的方式制备二层结构聚合物基陶瓷复合介电材料(第一聚偏二氟乙烯层-复合材料层)。

然后，在所述复合材料层的另一侧表面以与形成第一聚偏二氟乙烯层相同的方式形成第二聚偏二氟乙烯层，从而形成三层结构聚合物基陶瓷复合介电材料(第一聚偏二氟乙烯层-复合材料层-第二聚偏二氟乙烯层)。

制备所得的三层结构聚合物基陶瓷复合介电材料(第一聚偏二氟乙烯层-复合材料层-第二聚偏二氟乙烯层)中，底层为第一PVDF层，中间层为BaTiO₃含量为50vol％的复合材料层，上层为第二PVDF层。

其中，第一PVDF层、复合材料层a’以及第二PVDF层的厚度分别为50μm、200μm以及50μm。

实施例5：制备四层结构聚合物基陶瓷复合介电材料(第一聚偏二氟乙烯层-第一复合材料子层-第二复合材料子层-第三复合材料子层)

首先，以与实施例1相同的方式制备二层结构聚合物基陶瓷复合介电材料(聚偏二氟乙烯层-第一复合材料子层)。

然后，在所述第一复合材料子层的上表面以不同钛酸钡含量的浆料为原料通过与实施例1中的浇注法相同的方式依次设置第二复合材料子层、第三复合材料子层，得到四层(聚偏二氟乙烯层-第一复合材料子层-第二复合材料子层-第三复合材料子层)聚合物基陶瓷复合介电材料，如图3所示，从底层向上依次为PVDF层b”、第一复合材料子层a”-1、第二复合材料子层a”-2以及第三复合材料子层a”-3。其中，第一复合材料子层a”-1中BaTiO₃含量为10vol％，第二复合材料子层a”-2中BaTiO₃含量为30vol％、第三复合材料子层a”-3中BaTiO₃含量为50vol％。

PVDF层b”、第一复合材料子层a”-1、第二复合材料子层a”-2以及第三复合材料子层a”-3的厚度分别为100μm、200μm、200μm以及200μm。

实施例6：制备五层结构聚合物基陶瓷复合介电材料(第一聚偏二氟乙烯层-第一复合材料子层-第二复合材料子层-第三复合材料子层-第二聚偏二氟乙烯层)

首先，以与实施例1相同的方式制备二层结构聚合物基陶瓷复合介电材料(第一聚偏二氟乙烯层-第一复合材料子层)。

然后，设置匀胶机转速为750r/min，匀胶时间为10s，以钛酸钡含量不同的浆料为原料通过旋涂法在所述第一复合材料子层的上表面上依次形成第二复合材料子层、第三复合材料子层以及第二聚偏氟乙烯层，得到五层结构聚合物基陶瓷复合介电材料(第一聚偏二氟乙烯层-第一复合材料子层-第二复合材料子层-第三复合材料子层-第二聚偏二氟乙烯层)，如图4所示，从底层向上依次为PVDF层b”’-1、第一复合材料子层a”’-1、第二复合材料子层a”’-2、第三复合材料子层a”’-3以及第二PVDF层b”’-2。其中，第一复合材料子层a”’-1中BaTiO₃含量为30vol％，第二复合材料子层a”’-2中BaTiO₃含量为50vol％、第三复合材料子层a”’-3中BaTiO₃含量为30vol％。

第一PVDF层b”’-1、第一复合材料子层a”’-1、第二复合材料子层a”’-2、第三复合材料子层a”’-3、第二PVDF层b”’-2的厚度依次为100μm、200μm、200μm、200μm以及100μm。

实施例7：制备四层结构聚合物基陶瓷复合介电材料(第一聚偏二氟乙烯层-第一复合材料子层-第二复合材料子层-第三复合材料子层)

首先，将预定浓度的复合材料浆料倒在平整洁净的玻璃基片上，随后迅速冷却以得到第一复合材料子层。接着，在所述第一复合材料子层上通过流延成型法依次倒入纳米钛酸钡含量不同的复合材料浆料，每进行一次流延成型后迅速冷却。即，在玻璃基片上通过流延成型法设置第一复合材料子层并迅速冷却，此后在第一复合材料子层上通过流延成型法设置第二复合材料子层并迅速冷却，接着在第二复合材料子层上通过流延成型法设置第三复合材料子层并迅速冷却，进而在所述第三复合材料子层的上倒入PVDF溶液进行流延成型设置PVDF层。最后，蒸发去除所述各复合材料子层和PVDF层中的溶剂，从而得到具有四层)结构的聚合物基陶瓷复合介电材料(聚偏二氟乙烯层-第一复合材料子层-第二复合材料子层-第三复合材料子层)。

与匀胶旋涂方法相比，流延成型方法可以直接通过浆料的倒入量来控制不同层的厚度比，并能够保证所有层中的溶剂同时蒸发，从而使层与层之间结合紧密，避免了由于产生层间气泡所带来的介电缺陷。

上述迅速冷却可以利用液氮完成，上述蒸发溶剂步骤可以在烘箱中进行。

需要说明的是，以上采用浇铸法、流延法和匀胶旋涂法为例对制备本发明的聚合物基陶瓷复合介电材料进行了描述，但本发明并不限于此，本领域技术人员可以根据需要以及所具有的设备情况而采取其他的成型方法。

此外，在上述实施例中申请人只给出了某些具体的制备工艺参数，但这并不意味着根据本发明实施例的聚合物基陶瓷复合介电材料只能采用这样的制备工艺参数才能得到，本领域技术人员可以根据具体情况来选择和优化制备工艺参数。例如，在下面的实施例部分中只给出在60℃的条件下蒸发溶液，实际上可以在很大的温度范围内蒸发溶剂，例如40-90℃，只要能够蒸发掉溶剂即可。

对比例1：制备单层聚合物基陶瓷复合介电材料(BaTiO₃的含量为6.7vol％)

1)制备聚合物(PVDF)溶液

取6g PVDF粉体溶解在50ml N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，此后机械搅拌20min制成均一的PVDF溶液。

2)制备复合材料浆料

取25ml的1)制备所得PVDF溶液，在其中加入粒度为100nm的BaTiO₃粉体0.65g，强力机械搅拌20min后球磨24小时，制得BaTiO₃含量为6.7vol％的均匀分散的复合材料浆料。

3)制备复合材料层

真空对复合材料浆料进行真空脱泡，此后采用浇铸成型法将复合材料浆料倒入平整洁净的玻璃基片上，于60℃下蒸发掉溶剂，得到干燥平整的复合材料层(厚度约为200μm)。

对比例2：制备单层聚合物基陶瓷复合介电材料(BaTiO₃的含量为25vol％)

除了代替对比例1的步骤2)而称取3g的BaTiO₃并制备30vol％的复合材料浆料，并在步骤3)中以该复合材料浆料为原料制备复合材料之外，以与对比例1相同的方式制备BaTiO₃的含量为25vol％的单层聚合物基陶瓷复合介电材料。

对比例3：制备单层聚合物基陶瓷复合介电材料(BaTiO₃的含量为30vol％)

类似地，制备BaTiO₃的含量为30vol％的单层聚合物基陶瓷复合介电材料。

对上述实施例1～7以及对比例1～3进行了介电常数以及机械性能的测试，测试结果如表1所示。其中，介电性能采用Agilent 4294A型精密阻抗分析仪进行测试，测试条件为：室温，1KHz；机械性能采用AG-250KNI型电子万能材料试验机按照ASTM D638进行测试。

表1试验结果

*钛酸钡相对于整个聚合物基陶瓷复合介电材料的体积分数。

由上述结果可知，在钛酸钡含量均为30vol％左右(实施例2、4、6，对比例3)时，相比于对比例3而言，根据本发明实施例的聚合物基陶瓷复合介电材料的介电常数有了显著提高。比较实施例1与对比例1的结果、实施例5与对比例2的结果可以得出同样结论。

并且，通过比较实施例1与对比例3可以发现，为了达到同等程度的介电性能，根据本发明实施例的聚合物基陶瓷复合介电材料所需添加的纳米钛酸钡的含量相比于现有技术大幅降低，由此根据本发明实施例的聚合物基陶瓷复合介电材料在加工成电容器等器件时其加工性能得到了显著提高。

由上述分析可知，本发明具有无机物添加量低、介电性能高以及加工性能好的优点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种聚合物基陶瓷复合介电材料，其特征在于，由多层介电材料层构成，所述多层介电材料层包括：

第一聚偏二氟乙烯层；以及

复合材料层，所述复合材料层设在所述第一聚偏二氟乙烯层的一侧表面上且含有90～50vol％的聚偏二氟乙烯和10～50vol％的纳米钛酸钡。

2.根据权利要求1所述的聚合物基陶瓷复合介电材料，其特征在于，所述复合材料层由多层复合材料子层构成，且所述复合材料子层中的纳米钛酸钡的含量从与所述第一聚偏二氟乙烯层相邻一侧向着另一侧逐层增加。

3.根据权利要求2所述的聚合物基陶瓷复合介电材料，其特征在于，所述第一聚偏二氟乙烯层的厚度为20μm～100μm，各所述复合材料子层的厚度分别为20μm～300μm。

4.根据权利要求1所述的聚合物基陶瓷复合介电材料，其特征在于，所述多层介电材料层还包括：

第二聚偏二氟乙烯层，所述第二聚偏二氟乙烯层设在所述复合材料层的另一侧表面上。

5.根据权利要求4所述的聚合物基陶瓷复合介电材料，其特征在于，所述复合材料层由多层复合材料子层构成，在各所述复合材料子层中纳米钛酸钡的含量从位于中间的所述复合材料子层向着位于两侧的所述复合材料子层逐层减少。

6.根据权利要求4所述的聚合物基陶瓷复合介电材料，其特征在于，所述第一聚偏二氟乙烯层和所述第二聚偏二氟乙烯层的厚度分别为20μm～100μm，各所述复合材料子层的厚度分别为20μm～300μm。

7.根据权利要求1所述的聚合物基陶瓷复合介电材料，其特征在于，所述纳米钛酸钡表面由磷酸或钛酸酯偶联剂进行了表面改性。

8.一种电容器，其特征在于，包括导体和绝缘材料，所述绝缘材料由权利要求1～7任一项所述的聚合物基陶瓷复合介电材料构成。

9.一种聚合物基陶瓷复合介电材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A)将聚偏二氟乙烯加入溶剂中以制备聚合物溶液，将不同重量的纳米钛酸钡和聚偏二氟乙烯加入所述溶剂中以制备不同浓度的复合材料浆料，所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺；

B)以所述复合材料浆料为原料通过流延法或旋涂法或溶液浇注法制备复合材料层；以及

C)以所述聚合物溶液为原料在所述复合材料层的至少一侧表面上设置聚偏二氟乙烯层。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B)是通过依次实施以下步骤进行的：

B-1)将所述步骤A)得到的所述复合材料浆料成型，得到复合材料子层；以及

B-2)在所述复合材料子层上按照预定顺序依次成型纳米钛酸钡含量不同的复合材料子层，得到复合材料层。

11.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤C)中所述聚偏二氟乙烯层是通过流延法或旋涂法或溶液浇注法设置在所述复合材料层的至少一侧表面上的。

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