CN110016723A - 一种介电复合材料、其制备方法及平板型电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种介电复合材料、其制备方法及平板型电容器，该介电复合材料的制备方法包括：S1、将具有钙钛矿结构或类钙钛矿结构的陶瓷纤维、导电粒子和聚合物用溶剂溶解，得到混合物；S2、混合物经静电纺丝工艺后得到介电复合材料。本发明还公开了一种介电复合材料，其包括聚合物和填充在聚合物中的导电粒子和陶瓷纤维。本发明还公开了基于介电复合材料的平板型电容器，其具有金属电极‑介电复合材料‑金属电极的三明治结构。本发明克服了现有技术中复合材料的介电常数低、介电损耗高、在电子元器件智能化、小型化的应用领域受到限制的缺陷，提供了具有高介电常数、低介电损耗的复合材料，并将其应用于平板型电容器中。
Description
技术领域
本发明涉及介电材料的制备技术领域，具体涉及一种介电复合材料、其制备方法及平板型电容器。
背景技术
随着电子集成技术的飞速发展和电子工业领域的巨大需求增长，如何制备出性能优异且具有产业化价值的介电材料成为了研究者们研究的重点。目前的新型介电材料主要为聚合物基复合材料，聚合物复合材料包括聚合物-聚合物复合材料和聚合物-无机物复合材料。由于聚合物材料的介电常数通常都不高，因此一般是选择具有高介电常数的导电粒子进行填充。导电粒子具有较高的电子迁移率，与聚合物材料复合后形成的介电材料可以获得较高的介电常数，但同时又具有较高的介电损耗，在实际应用中还达不到低介电损耗的要求。
为了满足工业化的进步需求，克服现有介电材料介电常数较低(一般低于30)、介电损耗过高(一般高于0.1)、在电子元器件智能化、小型化的应用上受到限制的缺陷，研究并制备具有更优越的性能的介电材料势在必行。
发明内容
为解决上述现有技术中的介电复合材料存在的介电常数较低、介电损耗过高、在电子元器件智能化和小型化的应用上受到限制的问题，本发明提供了一种低成本、工艺简单的介电复合材料的制备方法，提供了高介电常数(大于30)、低介电损耗(小于0.1)的介电复合材料，并进一步将该介电复合材料应用于平板型电容器中。
为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种介电复合材料，由混合物经由静电纺丝工艺制备形成，所述混合物包括聚合物和填充在所述聚合物中的填料，所述填料包括导电粒子和具有钙钛矿结构或类钙钛矿结构的陶瓷纤维。
进一步地，所述混合物包括按照重量计的以下组分：
所述聚合物为100份；
所述陶瓷纤维为10份～400份；
所述导电粒子为0.1份～30份。
进一步地，所述聚合物选自热固性树脂和/或热塑性树脂。
进一步地，所述陶瓷纤维选自钛酸钙纤维、钛酸钡纤维、钛酸钙钡纤维、钛酸铜钙纤维、钛酸锶纤维、钛酸锶钠纤维、钛酸锶钡纤维、锆钛酸钡纤维、锆钛酸锶钡纤维、钛酸铋钠纤维、铁酸钡纤维、铌酸锶纤维和锆酸锶纤维中的至少一种；所述陶瓷纤维的直径为10nm～3μm，长径比大于10。
进一步地，所述导电粒子选自金属粒子、碳导电材料和化合物导电材料中的至少一种。
本发明还提供上述介电复合材料的制备方法，包括：
S1、制备具有钙钛矿结构或类钙钛矿结构的陶瓷纤维；
S2、将所述具有钙钛矿结构或类钙钛矿结构的陶瓷纤维、导电粒子和聚合物用溶剂溶解混合，得到混合物；
S3、将所述混合物经静电纺丝工艺制备得到所述介电复合材料。
具体地，所述步骤S1包括：
S11、采用有机酸金属盐和钛源物质为原料，溶于有机溶剂中进行反应，制备获得钙钛矿结构前驱液或类钙钛矿结构前驱液；
S12、将所述钙钛矿结构前驱液或类钙钛矿结构前驱液经静电纺丝工艺处理得到混合膜；
S13、煅烧所述混合膜，得到所述陶瓷纤维。
进一步地，在所述步骤S2中：在所述混合物中加入促进剂、固化剂和分散剂中的至少一种。
本发明还提供一种平板型电容器。
平板型电容器包括上述介电复合材料和分别贴合在所述介电复合材料的上下表面的金属电极，所述平板型电容器呈三明治结构。
进一步地，采用热压和热固化的方式将所述金属电极贴合在所述介电复合材料上，所述热压的参数为：温度为50℃～100℃、压力为100kPa～400kPa、时间为10min～30min；所述热固化的参数为：温度为120℃～180℃、压力为10kPa～50kPa，时间为90min～120min。
本发明通过工艺简单、成本低廉的制备方法得到介电复合材料，介电复合材料具有优越的性能：介电常数为30～150，介电损耗为0.01～0.1，储能密度达到0.1nF/cm2～1000nF/cm2。另外，通过调整静电纺丝过程中的正高压，可以控制陶瓷纤维以及介电复合材料的直径。利用上述介电复合材料制备的平板型电容器，具有较高的储能密度、较高的介电性能以及较低的介电损耗，能够很好的应用于工业化生产，同时该平板型电容器的制备成本低廉、制作工艺简单且能与现有的有机基板工艺良好的兼容。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
图1为本发明所依据的介电复合材料制备方法流程图；
图2为本发明所依据的具有钙钛矿结构或类钙钛矿结构的陶瓷纤维的制备方法流程图；
图3实施例一所得钛酸锶钡纤维的SEM图；
图4为实施例一所得介电复合材料的SEM图；
图5为实施例二所得介电复合材料的截面SEM图；
图6为实施例二所得介电复合材料的平面SEM图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
本发明的发明人基于现有技术中的复合材料存在的介电常数过低、损耗过大、在器件智能化和小型化的应用上受到限制的问题，提供了一种介电复合材料、其制备方法以及其应用。
本发明实施例提供了一种介电复合材料，所述介电复合材料由混合物经由静电纺丝工艺制备形成，所述混合物包括聚合物和填充在聚合物中的填料，填料包括导电粒子和具有钙钛矿结构或类钙钛矿结构的陶瓷纤维。
具体地，混合物包括按照重量计的以下组分：
以100份的聚合物为基准。聚合物选自热固性树脂和/或热塑性树脂。
陶瓷纤维为10份～400份，直径为10nm～3μm，长径比大于10。陶瓷纤维选自钛酸钙纤维、钛酸钡纤维、钛酸钙钡纤维、钛酸铜钙纤维、钛酸锶纤维、钛酸锶钠纤维、钛酸锶钡纤维、锆钛酸钡纤维、锆钛酸锶钡纤维、钛酸铋钠纤维、铁酸钡纤维、铌酸锶纤维或锆酸锶纤维。
导电粒子为0.1份～30份，选自金属粒子、碳导电材料和化合物导电材料中的至少一种。
本发明还提供上述介电复合材料的制备方法，如图1所示，所述制备方法包括：
步骤S1、制备具有钙钛矿结构或类钙钛矿结构的陶瓷纤维。如图2所示，步骤S1具体包括：
在步骤S11中，采用有机酸金属盐和钛源物质为原料，溶于有机溶剂中进行反应，制备获得钙钛矿结构前驱液或类钙钛矿结构前驱液。有机溶剂的作用在于为原料的反应提供环境，同时保护钛源物质不被水解。
有机酸金属盐为乙酸锶、乙酸钡、乙酸锆、醋酸铜、醋酸钙中的至少一种。
钛源物质为钛酸酯类、异丙醇钛或四氯化钛。其中，钛酸酯类优选为钛酸四丁酯、钛酸异丙酯。
有机溶剂为乙酸、乙二醇甲醚、乙二醇、乙醇、异丙醇、丁酮。
在步骤S12中，将钙钛矿结构前驱液或类钙钛矿结构前驱液经静电纺丝工艺处理得到混合膜。
其中，静电纺丝工艺的参数为：转速为100r/min～2800r/min、电压为8kV～20kV、推进速度为0.02mm/min～0.4mm/min。
通过调整静电纺丝过程的正高压，可以控制后续获得的陶瓷纤维的粗细。
在步骤S13中，煅烧混合膜，得到具有钙钛矿结构或类钙钛矿结构的陶瓷纤维。
制备得到的陶瓷纤维为钛酸钙纤维、钛酸钡纤维、钛酸钙钡纤维、钛酸铜钙纤维、钛酸锶纤维、钛酸锶钠纤维、钛酸锶钡纤维、锆钛酸钡纤维、锆钛酸锶钡纤维、钛酸铋钠纤维、铁酸钡纤维、铌酸锶纤维和锆酸锶纤维中的至少一种。
步骤S2、将具有钙钛矿结构或类钙钛矿结构的陶瓷纤维、导电粒子和聚合物用溶剂溶解混合，得到混合物。
其中，聚合物为热固性树脂和/或热塑性树脂。
热固性树脂优选液晶环氧树脂、酚醛环氧树脂、四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、脂环族二环氧化物、聚丁二烯环氧树脂、有机硅环氧树脂、水性环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、双马来酰亚胺-三嗪树脂、丙烯酸树脂、双环戊戌二烯型氰酸酯树脂、聚苯醚树脂中的至少一种。其中，酚醛环氧树脂优选双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚、三酚基甲烷型环氧树脂中的至少一种。双马来亚酰胺树脂优选双马来酰亚胺树脂和/或双马来酰亚胺-三嗪树脂。
热塑性树脂优选聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰胺、丙烯酸类塑料、其它聚烯烃及其共聚物、聚砜和聚苯醚中的至少一种。
进一步地，溶剂为可挥发性的脂肪烃、芳香类、卤代烃、醇、酮、酸、缩醛和酰胺类中的至少一种。
芳香类溶剂优选二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、六甲基苯或乙苯；卤代烃优选氯苯、二氯苯或二氯甲烷；醇优选甲醇、乙醇或异丙醇；酮优选丙酮、2-丁酮或甲基异丁基甲酮；酸优选乙酸；缩醛优选甲缩醛；酰胺类优选N,N-二甲基乙酰胺或N,N-二甲基甲酰胺。
更进一步地，为了方便操作、获得更加均匀的混合物，在步骤S1中可以适当地添加促进剂、固化剂或分散剂。
固化剂优选环氧树脂类固化剂、酸类固化剂和双马来亚酰胺树脂中的至少一种。其中，环氧树脂固化剂优选多元胺类环氧树脂固化剂、酸酐类环氧树脂固化剂、聚酰胺环氧树脂固化剂、咪唑类固化剂和酮亚胺环氧树脂固化剂；酸类固化剂优选高氯酸、氢碘酸、氢溴酸、氢氯酸、硫酸、硝酸、苯六甲酸、氮硫方酸、三氯乙酸或三硝基苯磺酸。
多元胺类环氧树脂固化剂优选聚醚二胺、乙二胺、四乙烯五胺、三乙烯四胺、三甲基己二胺、二乙烯三胺、三甲基六亚甲基二胺或二胺甲基环己烷。酸酐类环氧树脂固化剂优选甲基内次甲基四氢邻苯二甲酸酐、苯酮四羧酸二酐、戊二酸酐、邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐、聚壬二酸酐、二氯代顺丁烯二酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐或偏苯四酸二酐。聚酰胺环氧树脂固化剂优选双氰胺、三氟化硼苯乙胺、三氟化硼单乙胺、三氟化硼卞胺、三氟化硼邻甲基苯胺、三氟化硼吡啶、三氟化硼二甲基苯胺或三氟化硼乙基苯胺。咪唑类环氧树脂固化剂优选咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑或2-苯基咪唑。
促进剂优选咪唑类、取代脲类、间苯二酚、双酚A和三氟化硼络合物中的至少一种。
分散剂优选非离子型乳化剂、阳离子乳化剂和阴离子乳化剂中的至少一种。非离子型乳化剂优选乙基纤维素或PK系列分散剂；阳离子乳化剂优选磷酸钠、六偏磷酸钠或三聚磷酸钠；阴离子乳化剂优选DA型分散剂。
步骤S3、将混合物经静电纺丝工艺制备得到介电复合材料。
进一步地，静电纺丝工艺的参数为：转速为100r/min～2800r/min、电压为8kV～20kV、推进速度为0.02mm/min～0.4mm/min。通过调整静电纺丝的正高压，可以控制介电复合材料的粗细，得到所需的直径。
本发明还提供一种平板型电容器。
平板型电容器包括上述介电复合材料和分别贴合在介电复合材料的上下表面的金属电极，平板型电容器呈三明治结构。
采用热压和热固化的方式将金属电极贴合在介电复合材料上。
具体地，热压的参数为：温度为50℃～100℃、压力为100kPa～400kPa、时间为10min～30min。
热固化的参数为：温度为120℃～180℃、压力为10kPa～50kPa，时间为90min～120min。
值得说明的是，也可以通过在介电复合材料的表面进行电镀、溅射等操作得到金属电极。
介电复合材料与现有的有机基板工艺兼容良好，进而简化了平板型电容器的制作工艺，制成了一种实用的内埋电容器。现有的工艺技术中电容器的电容密度低于0.1nF/cm2，本发明提供的平板型电容器的电容密度为0.1nF/cm2～1000nF/cm2。
陶瓷纤维的制备是在室温下进行的，工艺条件相对宽松，能够有效节约成本。同时，陶瓷纤维本身是无污染材料，在制作过程中虽然有各种有机试剂的添加，但是加入的有机试剂并无毒性，而且在煅烧的过程中，有机试剂也会发生分解。由于溶剂在热固化/热压过程中已经完全挥发，因此在得到的平板型电容器中，同样不存在溶剂残留。
以下将结合具体的实施例来说明本发明的上述制备方法，本领域技术人员所理解的是，下述实施例仅是本发明上述制备方法的具体示例，而不用于限制其全部。
实施例一
制备陶瓷纤维：称取2.04328g乙酸钡和0.82248g乙酸锶，加入10mL乙酸进行搅拌，直至溶液澄清透明，得到溶液A。另称取4.04328g钛酸四丁酯和2.40264g乙酰丙酮进行搅拌，直至溶液澄清呈黄色透明，得到溶液B。
将A和B两种溶液进行混合后，再加入1g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)进行搅拌，直至PVP完全溶解，得到类钙钛矿结构前驱液。其中，PVP的作用在于增加溶液的粘稠度。
在常温条件下，对类钙钛矿结构前驱液进行真空抽滤10min后，采用静电纺丝工艺进行处理，得到混合膜，静电纺丝工艺的参数为：转速为100r/min、电压为8kV、推进速度为0.02mm/min。
将静电纺丝形成的混合膜烘干后，放入马弗炉中进行高温煅烧，最终得到具有类钙钛矿结构的钛酸锶钡纤维。
采用扫描电子显微镜(SEM)对钛酸锶钡纤维进行扫描，得到的SEM扫描结果如图3所示。参照图3可知，制备得到的钛酸锶钡纤维直径为300nm，长径比为16。
制备介电复合材料：用5g DMF溶解0.5g钛酸锶钡纤维、0.005g纳米银粒子、5g环氧树脂、0.2g双氰胺、0.1g咪唑以及0.15g DA分散剂，形成混合物，对混合物进行超声并搅拌，使其混合均匀。
采用静电纺丝工艺处理混合物，实现环氧树脂、钛酸锶钡纤维和纳米银粒子的定向排布，得到介电复合材料，其中，静电纺丝的参数设置：转速为2800r/min，电压为20kV，推进速度为0.4mm/min。
采用扫描电子显微镜(SEM)对介电复合材料进行扫描，得到的SEM扫描结果如图4所示。参照图4可知，制备得到的介电复合材料粗细均匀，具有光滑、致密的表面。
本实施例得到的介电复合材料，包括聚合物和均匀填充在聚合物中的填料，填料包括纳米银粒子和具有类钙钛矿结构的钛酸锶钡纤维。测试得到介电复合材料的介电常数为30，介电损耗为0.01。
本实施例还提供一种基于上述介电复合材料的平板型电容器。
以铜箔为载体，将介电复合材料负载于铜箔之上，在100℃高温下烘干2min，再将负载有介电复合材料的铜箔放置在预热50℃的热压机上，取出另一片光滑的铜箔贴合在介电复合材料的另一表面，使其与作为载体的铜箔对齐，对铜箔进行加压100kPa、持续5s，使铜箔与介电复合材料贴合；将贴合了铜箔的介电复合材料取出，在10kPa的压力、120℃的条件下热固化90min，此时环氧树脂被固化、铜箔与介电复合材料结合得更牢固，得到平板型电容器。
本实施例得到的平板型电容器呈铜箔-介电复合材料-铜箔的三明治结构，测试得到该平板型电容器的电容密度为0.1nF/cm2，而现有工艺中电容器的电容密度低于0.1nF/cm2。另外，本实施例提供的平板型电容器的制备技术难度和成本得到降低，且制备的平板型电容器能与现有有机基板工艺良好兼容。
实施例二
制备陶瓷纤维：称取2.04328g乙酸钡和0.82248g乙酸锶，加入10mL乙酸进行搅拌，直至溶液澄清透明，得到溶液A。另称取4.04328g钛酸四丁酯和2.40264g乙酰丙酮进行搅拌，直至溶液澄清呈黄色透明，得到溶液B。将A和B两种溶液进行混合后，再加入1g PVP进行搅拌，直至PVP完全溶解，得到类钙钛矿结构前驱液。
在常温条件下，对类钙钛矿结构前驱液进行真空抽滤10min后，采用静电纺丝工艺进行处理，得到混合膜，静电纺丝工艺的参数为：转速为2800r/min，电压为20kV，推进速度为0.4mm/min。
将静电纺丝形成的混合膜烘干后，放入马弗炉中进行高温煅烧，最终得到具有类钙钛矿结构的钛酸锶钡纤维。
采用扫描电子显微镜对钛酸锶钡纤维进行扫描可知，制备得到的钛酸锶钡纤维直径为100nm，长径比为15。
制备介电复合材料：用5g DMF溶解20g钛酸锶钡纤维、0.125g纳米铜粒子、5g环氧树脂、0.2g DDS、0.1g咪唑以及0.15g DA分散剂，形成混合物，对混合物进行超声并搅拌，使其混合均匀。
采用静电纺丝工艺处理混合物，实现环氧树脂、钛酸锶钡纤维和纳米铜粒子的定向排布，得到介电复合材料。其中，静电纺丝的参数设置：转速为2800r/min，电压为8kV，推进速度为0.4mm/min。
采用扫描电子显微镜(SEM)对介电复合材料进行扫描，得到的SEM扫描结果如图5和图6所示(其中图5为截面图，图6为平面图。从图5和图6可以看出，钛酸锶钡纤维与环氧树脂较为有序地结合在一起。因此，本实施例得到的介电复合材料，包括聚合物和均匀填充在聚合物中的填料，填料包括纳米铜粒子和具有类钙钛矿结构的钛酸锶钡纤维。
测试得到介电复合材料的介电常数为150，介电损耗为0.02。
本实施提供一种基于上述介电复合材料的平板型电容器。
以铜箔为载体，将介电复合材料负载于铜箔之上，在100℃高温下烘干2min，再将负载有介电复合材料的铜箔放置在预热100℃的热压机上，取出另一片光滑的铜箔贴合在介电复合材料的另一表面，使其与作为载体的铜箔对齐，对铜箔进行加压400kPa、持续5s；将贴合了铜箔的介电复合材料取出，在50kPa的压力、180℃的条件下固化90min，制备得到平板型电容器。
本实施例得到的平板型电容器呈铜箔-介电复合材料-铜箔的三明治结构，测试得到该平板型电容器的具有优越的电学性能，其电容密度为1000nF/cm2，同时能与现有有机基板工艺很好的兼容，从而简化制作工艺，可制成一种实用的内埋平板型电容器。
实施例三
制备陶瓷纤维：称取2.5541g乙酸钡，加入10mL乙酸进行搅拌，直至溶液澄清透明，得到溶液A。另称取3.4032g钛酸四丁酯和2.0022g乙酰丙酮进行搅拌，直至溶液澄清呈黄色透明，得到溶液B。将A和B两种溶液进行混合后，再加入1g PVP进行搅拌，直至PVP完全溶解，得到类钙钛矿结构前驱液。
在常温条件下，对类钙钛矿结构前驱液进行真空抽滤15min后，采用静电纺丝工艺进行处理，得到混合膜，静电纺丝工艺的参数为：转速为1500r/min、电压为16kV、推进速度为0.15mm/min。
将静电纺丝形成的混合膜烘干后，放入马弗炉中在800℃下，进行高温煅烧，最终得到具有类钙钛矿结构的钛酸钡纳米纤维。
采用扫描电子显微镜对钛酸钡纤维进行扫描可知，制备得到的钛酸钡纤维直径为150nm，长径比为13。
制备介电复合材料：用5g DMF溶解10g钛酸钡纤维、0.01g纳米铜粒子、5g环氧树脂、0.2g DDS、0.05g咪唑以及0.15g DA分散剂，得到混合物。
采用静电纺丝工艺处理混合物，实现环氧树脂、钛酸钡纤维和纳米铜粒子的定向排布，得到介电复合材料。其中，静电纺丝的参数设置：转速为1500r/min，电压为15kV，推进速度为0.25mm/min。
本实施例得到的介电复合材料，包括聚合物和均匀填充在聚合物中的填料，填料包括纳米银粒子和具有类钙钛矿结构的钛酸钡纤维。
以铜箔为载体，将介电复合材料负载于铜箔之上，在100℃高温下烘干2min，再将负载有介电复合材料的铜箔放置在预热75℃的热压机上，取出另一片光滑的铜箔贴合在介电复合材料的另一表面，使其与作为载体的铜箔对齐，对铜箔进行加压250kPa、持续5s；然后将贴合了铜箔的介电复合材料取出，在30kPa的压力、150℃的条件下固化90min，制备得到平板型电容器。
测试得到介电复合材料的介电常数为90，介电损耗为0.06。
本实施例得到的平板型电容器呈铜箔-介电复合材料-铜箔的三明治结构，测试得到该平板型电容器的具有优越的电学性能，其中电容器的电容密度为50nF/cm2，同时能与现有有机基板工艺很好的兼容，从而简化制作工艺，可制成一种实用的内埋平板型电容器。
实施例四
制备陶瓷纤维：称取2.0562g乙酸钡，加入10mL乙酸进行搅拌，直至溶液澄清透明，得到溶液A。另称取3.4032g钛酸四丁酯和2.0022g乙酰丙酮进行搅拌，直至溶液澄清呈黄色透明，得到溶液B。将A和B两种溶液进行混合后，再加入1g PVP进行搅拌，直至PVP完全溶解，得到类钙钛矿结构前驱液。
在常温条件下，对类钙钛矿结构前驱液进行真空抽滤20min后，采用静电纺丝工艺进行处理，得到混合膜，静电纺丝工艺的参数为：转速为350r/min、电压为20kV、推进速度为0.35mm/min。
将静电纺丝形成的混合膜烘干后，放入马弗炉中在800℃下，进行高温煅烧，最终得到具有类钙钛矿结构的钛酸钡纳米纤维。
采用扫描电子显微镜对钛酸钡纤维进行扫描可知，制备得到的钛酸钡纤维直径为200nm，长径比为10。
制备介电复合材料：用5g DMF溶解15g钛酸钡纤维、0.016g纳米铜粒子、5g环氧树脂、0.2g DDS、0.05g咪唑以及0.15g DA分散剂，得到混合物。
采用静电纺丝工艺处理混合物，实现环氧树脂、钛酸钡纤维和纳米铜粒子的定向排布，得到介电复合材料；静电纺丝的参数设置：转速为1000r/min，电压为15kV，推进速度为0.25mm/min。
本实施例得到的介电复合材料，包括聚合物和均匀填充在聚合物中的填料，填料包括纳米银粒子和具有类钙钛矿结构的钛酸钡纤维。
以铜箔为载体，将介电复合材料负载于铜箔之上，在100℃高温下烘干2min，再将负载有介电复合材料的铜箔放置在预热80℃的热压机上，取出另一片光滑的铜箔贴合在介电复合材料的另一表面，使其与作为载体的铜箔对齐，对铜箔进行加压300kPa、持续5s；然后将贴合了铜箔的介电复合材料取出，在40kPa的压力、130℃的条件下固化90min，制备得到平板型电容器。
测试得到介电复合材料的介电常数为60，介电损耗为0.02。
本实施例得到的平板型电容器呈铜箔-介电复合材料-铜箔的三明治结构，测试得到该平板型电容器的具有优越的电学性能，其中电容器的电容密度为50nF/cm2，同时能与现有有机基板工艺很好的兼容，从而简化制作工艺，可制成一种实用的内埋平板型电容器。
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。
Claims (10)
1.一种介电复合材料，其特征在于，由混合物经由静电纺丝工艺制备形成，所述混合物包括聚合物和填充在所述聚合物中的填料，所述填料包括导电粒子和具有钙钛矿结构或类钙钛矿结构的陶瓷纤维。
2.根据权利要求1所述的介电复合材料，其特征在于，所述混合物包括按照重量计的以下组分：
所述聚合物为100份；
所述陶瓷纤维为10份～400份；
所述导电粒子为0.1份～30份。
3.根据权利要求1或2所述的介电复合材料，其特征在于，
所述聚合物选自热固性树脂和/或热塑性树脂。
4.根据权利要求1或2所述的介电复合材料，其特征在于，
所述陶瓷纤维选自钛酸钙纤维、钛酸钡纤维、钛酸钙钡纤维、钛酸铜钙纤维、钛酸锶纤维、钛酸锶钠纤维、钛酸锶钡纤维、锆钛酸钡纤维、锆钛酸锶钡纤维、钛酸铋钠纤维、铁酸钡纤维、铌酸锶纤维和锆酸锶纤维中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的介电复合材料，其特征在于，
所述导电粒子选自金属粒子、碳导电材料和化合物导电材料中的至少一种。
6.一种如权利要求1～5任一所述的介电复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
S1、制备具有钙钛矿结构或类钙钛矿结构的陶瓷纤维；
S2、将所述具有钙钛矿结构或类钙钛矿结构的陶瓷纤维、导电粒子和聚合物用溶剂溶解混合，得到混合物；
S3、将所述混合物经静电纺丝工艺制备得到所述介电复合材料。
7.根据权利要求6所述的介电复合材料制备方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
S11、采用有机酸金属盐和钛源物质为原料，溶于有机溶剂中进行反应，制备获得钙钛矿结构前驱液或类钙钛矿结构前驱液；
S12、将所述钙钛矿结构前驱液或类钙钛矿结构前驱液经静电纺丝工艺处理得到混合膜；
S13、煅烧所述混合膜，得到所述陶瓷纤维。
8.根据权利要求6或7所述的介电复合材料制备方法，其特征在于，所述步骤S2中：在所述混合物中加入促进剂、固化剂和分散剂中的至少一种。
9.一种平板型电容器，其特征在于，包括如权利要求1～5任一所述介电复合材料和分别贴合在所述介电复合材料的上下表面的金属电极，所述平板型电容器呈三明治结构。
10.根据权利要求9所述的平板型电容器，其特征在于，采用热压和热固化的方式将所述金属电极贴合在所述介电复合材料上，所述热压的参数为：温度为50℃～100℃、压力为100kPa～400kPa、时间为10min～30min；所述热固化的参数为：温度为120℃～180℃、压力为10kPa～50kPa，时间为90min～120min。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190716 |