界面态对聚酰亚胺/TNSs纳米复合材料介电和绝缘性能的影响

作     者：朱聪聪 殷景华 李佳龙 赵贺 李彦鹏 岳东 刘晓旭 冯宇 ZHU Congcong;YIN Jinghua;LI Jialong;ZHAO He;LI Yanpeng;YUE Dong;LIU Xiaoxu;FENG Yu

作者机构：哈尔滨理工大学材料科学与工程学院黑龙江省哈尔滨市150080 陕西科技大学材料科学与工程学院陕西省西安市710021 工程电介质及其应用技术教育部重点实验室(哈尔滨理工大学)黑龙江省哈尔滨市150080 

出 版 物：《中国电机工程学报》 (Proceedings of the CSEE)

年 卷 期：2021年第41卷第12期

页      面：4354-4362页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51777047) 

主　　题：二氧化钛纳米片 聚酰亚胺 介电常数 击穿场强 界面态 

摘      要：纳米复合材料具有优异的介电、热学及力学性能,广泛用于微电子、高电压绝缘等领域,二维纳米填料具有长纵比大、表面能低,以及易于在基体内分散等特点,是聚合物基复合材料的研究热点。该文通过原位聚合法制备不同组分的二氧化钛纳米片(TNSs)/聚酰亚胺(PI)纳米复合薄膜。研究结果表明,TNSs表面含有羟基且均匀分散在PI基体内,通过调控TNSs组分可以得到低介电常数、高击穿场强的纳米复合材料。无机–有机界面态影响复合材料的介电及绝缘性能,TNSs表面羟基与PI分子链中氧原子形成氢键,构建界面键合区,界面键合区内偶极极化、电子和离子极化受到抑制,导致介电常数降低。界面键合区抑制极化与过渡区界面极化共同影响复合材料介电常数的变化。另外,界面键合区形成的深陷阱捕获载流子导致复合材料击穿场强提升。该文工作为设计和制备低介电常数、高击穿场强纳米复合薄膜提供了一条有效的途径。