半導體BaTiO3/PVDF兩相復合材料的制備及介電性能研究

謝佳慧

摘? ? 要：以PVDF為基體與BaTiO3進行兩相復合，得到BaTiO3/PVDF兩相復合材料的介電性能會得到很大程度的改善。本實驗探索了BaTiO3/PVDF兩相復合材料，研究有機聚合物基體的特性、原料比例和制備方法等，從而合成具有高介電性能的復合材料。通過實驗發現，質量含量為90%的BaTiO3與質量含量為10%的PVDF復合時材料的介電常數可達到15932。

關鍵詞：半導體鈦酸鋇;聚偏氟乙烯;復合材料;介電性能

一、材料與方法

（一）合成原料

（1）鈦酸鋇是鈣鈦礦型晶體結構，有三斜、斜方、四方、六方和立方五種晶型[1]，常溫狀態下介電常數可達5000多[2]，居里溫度（120℃）附近，介電常數高達10000[3]。作為鐵電體，鈦酸鋇極化時介電常數大，具有良好介電性能。使鈦酸鋇陶瓷具有更高的介電常數，是摻雜改性的關鍵。

（2）有機聚合物一般質量輕、柔韌性好。在外電場作用下介電損耗較低，但介電常數不高。常見有機聚合物介電性能見表1所示。

從表1中可看出，聚偏氟乙烯的介電常數在有機聚合物中偏高。

（二）半導體BaTiO3的制備

固相合成法原理：Ba（NO3）2+Ti=BaTiO3+N2O3

原料：Ba（NO3）2與Ti的物質的量之比為1：3，即取7.84g硝酸鋇粉末，4.31g鈦粉。

儀器：天平、研缽、壓片機、磨具、坩堝片、馬弗爐

步驟：（1）稱取硝酸鋇粉末和鈦粉。（2）先把硝酸鋇粉末研細，再放入鈦粉儀器研磨30min。（3）將磨好的粉末裝入磨具內放入壓片機，壓力為2MPa，保壓時間60s。（4）將壓好的片放在坩堝內，放入馬弗爐燒結，550℃保溫6h。（5）進行XRD測試。

（三）半導體BaTiO3/PVDF兩相復合材料的制備

實驗方法：控制變量法。通過改變鈦酸鋇與PVDF的質量比和體積比，制備出10中不同配比的復合材料，進而確定最佳比例。……