SiO2/聚四氟乙烯復合介質材料熱性能和介電性能的數值模擬*

劉曰利 趙思杰 陳文 周靜?

1)(武漢理工大學材料科學與工程學院,硅酸鹽建筑材料國家重點實驗室,武漢 430070)

2)(武漢理工大學材料科學與工程學院,材料復合新技術國家重點實驗室,武漢 430070)

SiO2/聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)復合介質材料的熱膨脹系數和介電常數主要受到SiO2填充量的影響,如何準確預測其影響至今仍是一個很大的挑戰.本文通過數值模擬系統地研究SiO2/PTFE 復合介質材料的熱膨脹系數和介電常數.結果表明,隨著SiO2 填充量的增加,SiO2/PTFE 復合介質材料的熱膨脹系數降低,介電常數增加,且與文獻報道數據取得良好的一致性(Han K K,Zhou J,Li Q Z,Shen J,Qi Y Y,Yao X P,Chen W 2020 J.Mater.Sci.Mater.Electron. 31 9196).研究發現,實心SiO2 球(體積分數為30%)/PTFE復合介質材料的熱膨脹系數最小,為7.5×10-5 K-1;而空心SiO2 球(體積分數為10%)/PTFE 的介電常數最小,為2.06.由于底部的實心SiO2 球充當支撐作用,底部實心SiO2 球較密集的實心SiO2/PTFE 復合介質材料具有更低的熱膨脹系數.SiO2 填料的大長徑比會降低SiO2/PTFE 復合介質材料的熱膨脹系數.成型工藝對實心SiO2/PTFE 復合介質材料的熱膨脹系數幾乎沒有影響.該工作為通過調控SiO2/PTFE 復合介質材料的微觀結構來控制其熱膨脹系數和介電常數提供清晰的思路.

1 引言

為了適應5 G 時代的高頻應用,高頻印制電路板(printed circuit board,PCB)基材需要實現低介電常數以減少信號傳播延遲和低介電損耗盡量減少信號損耗.為了避免在應用時溫度過高引起形狀改變和熱失效,高頻PCB 基材需要具有優異的熱穩定性和低熱膨脹系數.因此,低介電常數和低熱膨脹系數(coefficient of thermal expansion,CTE)復合介質材料的開發受到廣泛關注.

聚合物陶瓷復合材料在微波波段具有優異的介電性能,被廣泛用于制造微波基片[1].聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)在很寬的頻率范圍內具有穩定的介電常數和優異的化學穩定性,但PTFE 的高熱膨脹系數(CTE 大約為1.09×10-4K-1)使其在實際應用中無法滿足電子設備及相關電子器件的有效散熱要求[2].降低PTFE 熱膨脹系數的方法之一是在PTFE 基材中填充無機玻璃纖維和陶瓷顆粒等填料[3].過去十年來,通過填充合適的陶瓷填料來調整聚合物的熱、機械和介電性能的趨勢越來越明顯[4-17].SiO2因其合適的介電常數和較小的CTE 而被廣泛使用.Chen 等[18]使用5 μm 和25 μm 的SiO2作為填料制備SiO2/PTFE 復合介質材料,當該材料中25 μm 的SiO2填充量為60%(質量分數)時,該復合材料具有最高的模量、最低的CTE 和較低的介電性能.Murali 等[4]比較微米和納米SiO2對復合材料結構和性能的影響,結果表明含有微米填料的復合材料具有較低的介電常數和介電損耗.同時,有研究報告表明填料尺寸越小,復合材料的CTE 越低[19,20].為了獲得更低的介電常數,許多研究人員將空氣引入復合材料中.Zhou 等[21]制備一系列聚酰亞胺(PI)/空心SiO2球(hollow silica spheres,HSS)復合薄膜.當薄膜中HSS 填充量為10%(質量分數)時,PI/HSS 薄膜的介電常數為2.09.Jiang 和Yuan[22]研究了SiO2粒徑分布對SiO2/PTFE 復合材料性能的影響,當復合材料中SiO2填充量(質量分數)為31%(2 μm)和31%(15 μm)時性能最佳.Ndayishimiye 等[23]通過冷燒結制備SiO2/PTFE 復合材料.結果表明,該復合材料在低頻下表現出高介電損耗.綜合以上研究可以發現,SiO2/PTFE 復合介質材料的熱性能和介電性能主要受到SiO2填料的尺寸、填充量、微觀結構和分布等影響.

為了準確研究復合材料熱性能的影響因素,研究人員利用數值模擬的方法研究其熱過程[24-26].Shi 等[27]利用數值模擬研究碳納米管增強Al 基納米復合材料的CTE.研究發現,復合材料的CTE 隨碳納米管直徑的增加呈非線性變化,隨碳納米管體積分數的增加呈線性下降.Hassanzadeh-Aghdam和Ansari[28]用微機械方法研究纖維排列對單向纖維增強金屬基復合材料(metal matrix composites,MMC)熱膨脹行為的影響.結果表明,除體積分數外,纖維的形狀和排列對MMC 的橫向CTE 也具有顯著影響.Chawla 等[29]使用數值模擬研究SiC顆粒體積百分比對Al/SiC 復合材料CTE 的影響規律,結果表明,隨著SiC 體積分數的增加,Al/SiC 復合材料的CTE 逐漸降低,Al/SiC 復合材料的CTE是各向異性.Gurrum 等[30]提出球體隨機堆積的方法,并結合有限元法計算材料特性: 對于低體積分數含量的填充物,數值模擬結果和分析解決方案非常吻合;對于高體積分數含量的填料,數值模擬結果和分析模型之間存在一些差異,這種差異歸因于填充物顆粒在靠近時的多體相互作用效應.復合介質材料中填料的不均勻分布對復合材料的CTE也有重要影響.然而,對影響因素的準確預測仍然是一個巨大的挑戰.

本文通過使用COMSOL Multiphysics 軟件對SiO2/PTFE 復合介質材料的熱性能和介電常數的影響因素進行數值模擬,如實心SiO2球(solid silica spheres,SSS)和 HSS 的填充量、SiO2的顯微結構、分布、成型參數等.研究結果有望發展一個新的物理模型,以準確地預測SiO2/PTFE 復合介質材料的CTE 和介電常數.

2 數值模型

2.1 幾何模型的建立

本文利用C 語言編程的方法對SiO2/PTFE復合介質材料進行建模,保證SSS 或HSS 在PTFE中隨機不干涉分布,SSS 和HSS 的粒徑分別為7 μm和1.5 μm[31].SSS/PTFE 復合介質材料的模型尺寸為30 μm×30 μm×30 μm.由于HSS 的粒徑小于SSS 的粒徑,因此HSS/PTFE 的模型尺寸為10 μm×10 μm×10 μm.在SiO2/PTFE 復合介質材料中,SiO2的填充量(體積分數)分別為10%,15%,20%,25%和30%.SSS 和HSS 填充量為30%的SiO2/PTFE 復合介質材料模型圖如圖1 所示.為簡化計算,假設PTFE 和SiO2的物性參數是各向同性,SiO2球有統一的粒徑,SiO2/PTFE 復合介質材料的表面平整光滑等.

圖1 SiO2/PTFE 復合介質材料的幾何結構(a)SSS;(b)HSSFig.1.Geometric structure of the SiO2/PTFE dielectric composite:(a)SSS;(b)HSS.

2.2 控制方程

熱膨脹的計算方程為

其中,α是材料的熱膨脹系數,也是溫度的函數;εth是熱膨脹應變;T是SiO2/PTFE 復合介質材料的溫度;Tref是參考溫度.隨著外界溫度升高,空氣通過對流機制將熱量傳遞給SiO2/PTFE 復合介質材料.SiO2/PTFE 復合介質材料的溫度隨著外界溫度的升高而升高.SiO2/PTFE 復合介質材料的溫度升高對應于其熱膨脹和熱應力的產生.根據傅里葉公式和能量守恒定律,可得到固體熱傳導方程:

其中,ρ和c是材料的密度和比熱容,u是速度,q是傳導熱通量,Q是熱源,k是導熱系數(熱導率).SiO2/PTFE 復合介質材料表面的傳熱過程遵循牛頓冷卻定律:

式中,q0是對流熱通量,h是對流換熱系數,Text是SiO2/PTFE 復合介質材料外界的溫度.

線彈性材料的控制方程為Duhamel-Hooks方程:

式中,σ是應力,C是彈性矩陣,ε是總應變,ε0是預應變,εth是熱應變,σ0是預應力.總應變ε和彈性矩陣C分別表示為

其中,D是位移矢量,ν是泊松比,E是楊氏模量.電荷守恒的控制方程為

其中,E是電場,V是電勢,ρv是空間電荷密度,εr是相對介電常數,εv是真空介電常數.

2.3 材料參數

PTFE 的介電常數很小,而CTE 卻很大.為了獲得具有較小CTE 和合適介電常數的復合材料,在PTFE 中加入SSS 以降低SiO2/PTFE 復合介質材料的CTE,HSS 會進一步降低SiO2/PTFE 復合介質材料的介電常數.表1 整理了PTFE,SiO2和空氣的材料參數.

表1 材料物性參數Table 1.Physical parameters of materials.

2.4 邊界條件

SiO2/PTFE 復合介質材料的熱通量邊界條件如圖2 所示,外部溫度表示為Text=293.15 +5t[31],垂直壁面上的傳熱系數(圖2(a))表示為

圖2 SiO2/PTFE 復合介質材料的熱通量邊界條件示意圖(a)垂直表面;(b)上下表面Fig.2.Schematic diagram of heat flux boundary conditions for SiO2/PTFE dielectric composite:(a)Vertical surface;(b)upper and lower surfaces.

其中,L是SiO2/PTFE 復合介質材料的長度,Ra是瑞利數.

上下表面的傳熱系數(圖2(b))表示為

線性彈性方程組的求解需要相關的固體力學邊界條件.在SiO2/PTFE 復合介質材料的上下表面施加10 MPa 的載荷,將固定約束添加到SiO2/PTFE 復合介質材料的下表面,如圖3 所示.SiO2/PTFE 復合介質材料的所有其他表面都被認為是自由邊界條件,它們會由于熱膨脹而自由變形.

圖3 SiO2/PTFE 復合介質材料的邊界載荷和固定邊界條件示意圖Fig.3.Schematic diagram of boundary loading and fixed boundary condition for SiO2/PTFE dielectric composite.

介電常數的求解需要相關的靜電邊界條件.在SiO2/PTFE 復合介質材料的上表面施加1 V電位,并在下表面添加接地邊界條件.SiO2/PTFE復合介質材料由390502 個非結構化四面體元素組成,如圖4 所示.

圖4 SiO2/PTFE 復合介質材料應用非結構化四面體網格Fig.4.Schematic diagram of applied unstructured tetrahedral mesh for SiO2/PTFE dielectric composite.

3 結果和討論

3.1 SiO2 填充量的影響

通過數值模擬分析SiO2/PTFE 復合介質材料的CTE 和介電常數.SiO2/PTFE 復合介質材料的CTE 由以下關系式計算:

其中,ΔL為熱膨脹位移,ΔT為溫度變化量,L為材料的原始尺寸.

PTFE 和SiO2的熱膨脹位移分布如圖5 所示,由于選擇SiO2/PTFE 復合介質材料的下表面作為參考面,上表面表現出大的熱膨脹位移.通過方程(12)計算得出PTFE 和SiO2的CTE 分別為1.2446×10-4,5.4×10-7K-1.SSS 填充量(體積分數)分別為10%,15%,20%,25%和30%的SSS/PTFE復合介質材料的熱膨脹位移分布如圖6 所示.由于SiO2對PTFE 的熱膨脹具有強的阻礙作用,且SiO2/PTFE 復合介質材料模型中間部分SiO2的體積分數較大,而邊緣部分SiO2的體積分數較小.因此,SiO2/PTFE 復合介質材料上表面中間的熱膨脹位移小,而邊緣位置的熱膨脹位移大.SSS/PTFE 復合介質材料的CTE 和介電常數隨SSS填充量的變化如圖7 所示,當SSS 填充量由10%增加至30%時,SSS/PTFE 復合介質材料的CTE由1.0738×10-4K-1下降至7.5×10-5K-1,其介電常數由2.19 增加至2.48.由于SiO2的CTE 非常小,并且基體的熱膨脹受到限制,因此上述結果符合實際情況[18].PTFE 基體的熱膨脹由于SiO2隨機分布形成物理交聯作用而受到阻礙.所以SiO2的填充量越高,PTFE 的熱膨脹受到的阻礙則越大,SiO2/PTFE 復合介質材料的CTE 就越小.

圖5 Z 軸位移分布示意圖(a)PTFE;(b)SiO2Fig.5.Schematic diagram of Z-axis displacement distribution:(a)PTFE;(b)SiO2.

圖6 不同SSS 填充量的SSS/PTFE 復合介質材料的位移分布(a)10%;(b)15%;(c)20%;(d)25%;(e)30%Fig.6.Surface displacement distribution map of SSS/PTFE dielectric composite with different filling amounts of SSS:(a)10%;(b)15%;(c)20%;(d)25%;(e)30%.

由圖7(a)可以看出,當SSS 填充量小于20%時,SiO2/PTFE 復合介質材料CTE 的計算結果與研究報道[31]的結果非常吻合.當SSS 填充量高于20%時,SiO2/PTFE 復合介質材料CTE 的計算結果與實驗結果誤差較大,最大偏差為1.8%.這是由于SiO2/PTFE 復合介質材料的幾何模型尺寸有限,在內部區域SiO2的體積分數要高于邊界處SiO2的體積分數,SiO2之間的距離越近,相互作用越強,因此數值模擬的結果比文獻[31]中報道的數據略高.圖7(b)顯示模擬的介電常數與文獻[31]報道的數據基本相同,最大偏差為0.6%,證明當前模型可以準確地預測SSS/PTFE 復合介質材料的CTE 和介電常數.

圖7 SSS/PTFE 復合介質材料的CTE 和介電常數隨SSS 填充量的變化曲線(a)CTE;(b)介電常數Fig.7.CTE and dielectric constant variations of SSS/PTFE composites with SSS filler contents:(a)CTE;(b)dielectric constant.

為獲得低介電常數,將空氣限制在SSS 內制備HSS,構建HSS 填充量(體積分數)在10%-30%內的HSS/PTFE 復合介質材料的模型,并計算其CTE 和介電常數.HSS/PTFE 復合介質材料的位移分布如圖8 所示.HSS/PTE 復合介質材料的CTE和介電常數的變化曲線如圖9 所示,當HSS 填充量由10%增加至30%時,HSS/PTFE 復合介質材料的CTE 由1.1047×10-4K-1降低至8.488×10-5K-1,而介電常數由2.06 增加至2.17.HSS/PTFE 復合介質材料模擬得到的CTE 和介電常數與文獻[31]的結果基本一致.CTE 的最大偏差為1.3%,介電常數的最大偏差為0.42%,進一步證實本模型預測HSS/PTFE 復合介質材料的CTE 和介電常數的準確性.

圖8 不同HSS 填充量的HSS/PTFE 復合介質材料的位移分布(a)10%;(b)15%;(c)20%;(d)25%;(e)30%Fig.8.Surface displacement distribution map of HSS/PTFE dielectric composite with different HSS filling amounts:(a)10%;(b)15%;(c)20%;(d)25%;(e)30%.

圖9 HSS/PTFE 復合介質材料的熱膨脹系數和介電常數隨HSS 填充量的變化曲線(a)CTE;(b)介電常數Fig.9.CTE and dielectric constant variations of HSS/PTFE dielectric composites with HSS filler contents:(a)CTE;(b)dielectric constant.

通過計算得到HSS/PTFE 復合介質材料中的空氣含量.結果表明,對于HSS 填充量(體積分數)分別為10%,15%,20%,25%和30%的HSS/PTFE復合介質材料,其空氣體積含量(體積分數)分別為5.12%,7.77%,10.31%,10.67%和12.83%.隨著HSS 填充量的增加,HSS/PTFE 復合介質材料中的空氣含量增加.由圖9 可以看出,HSS/PTFE復合介質材料的CTE 和介電常數隨著HSS 填充量的增加呈現非線性變化,這是由于HSS/PTFE復合介質材料中存在空氣.其中,HSS 填充量為20%和25%的HSS/PTFE 復合介質材料的介電常數由2.08 增加至2.15,這是由于在HSS/PTFE復合介質材料中SiO2填料的填充量由20%增加至25%時,空氣含量只有略微增加,由10.31%增加至10.67%.

比較SSS/PTFE 和HSS/PTFE 復合介質材料,發現相同SiO2填充量的SSS/PTFE 復合介質材料的CTE 較小,這可能是由于SSS/PTFE 復合介質材料的高密度所致.此外,HSS/PTFE 復合介質材料的介電常數較小,可能是由于引入了空氣,而空氣的介電常數僅為1.由于SSS 的數據與實驗結果的匹配程度較高,且SSS 在實際應用中更通用,因此后面的研究工作都采用SSS.

3.2 SiO2 顯微結構的影響

SiO2/PTFE 復合介質材料的熱性能受界面性質、聚合物和填料的固有性能以及填料形狀的影響很大[32].通過構建SiO2填充量(體積分數)為5%的SiO2/PTFE 復合介質材料模型探討SiO2填料顯微結構對其CTE 的影響規律.SiO2顯微結構有多種,包括球狀、纖維狀和薄片狀.SiO2纖維和薄片的長徑比分別定義為直徑與高度之比和高度與寬度之比,而SiO2球的長徑比為1.SiO2纖維的長徑比分別為5,10,20,其直徑為1 μm,長度分別設為5,10,20 μm.SiO2薄片的長徑比分別為5,10,20,其長度和寬度均為1 μm,高度分別設為5,10,20 μm.纖維狀SiO2/PTFE 復合介質材料和片狀SiO2/PTFE復合介質材料的位移分布分別如圖10和圖11 所示,其CTE 值見圖12.由于纖維狀和薄片狀SiO2在Y軸和Z軸的長度均相同,在X軸的長度大于Y軸和Z軸的長度,因此纖維狀和薄片狀SiO2/PTFE復合介質材料的CTEy和CTEz表現為各向同性,而CTEx表現為各向異性.球形SiO2在X,Y,Z軸的長度均相等,因此球形SiO2/PTFE 復合介質材料的CTEx,CTEy和CTEz表現為各向同性.SiO2的長徑比越大,SiO2/PTFE 復合介質材料在纖維排列方向的性能越好.由于SiO2/PTFE 復合介質材料中纖維狀和薄片狀SiO2的排列方式平行于X軸,SiO2在X軸方向可有效阻礙PTFE 的熱膨脹,因此SiO2/PTFE 復合介質材料的CTEx隨SiO2長徑比的增加而減小.SiO2長徑比對復合介質材料橫向CTE(即CTEx)和縱向CTE(即CTEy)的影響是完全相反的[33],CTEy和CTEz表現為各向同性,因此SiO2/PTFE 復合介質材料的CTEy和CTEz隨SiO2長徑比的增加而增加.

圖10 不同長徑比的纖維狀SiO2/PTFE 復合介質材料的X,Y,Z 軸位移分布(a)-(c)長徑比為5;(d)-(f)長徑比為10;(g)-(i)長徑比為20Fig.10.X,Y,Z axes displacement distribution of SiO2/PTFE dielectric composite with different aspect ratios of SiO2 fiber:(a)-(c)Aspect ratio of 5;(d)-(f)aspect ratio of 10;(g)-(i)aspect ratio of 20.

圖11 不同長徑比的薄片狀SiO2/PTFE 復合介質材料X,Y,Z 軸位移分布(a)-(c)長徑比為5;(d)-(f)長徑比為10;(g)-(i)長徑比為20Fig.11.X,Y,Z axes displacement distribution of SiO2/PTFE dielectric composite with different aspect ratios of SiO2 flake:(a)-(c)Aspect ratio of 5;(d)-(f)aspect ratio of 10;(g)-(i)aspect ratio of 20.

由圖12 可知 當纖維狀SiO2的長徑比由5 增加至20 時,SiO2/PTFE 復合介質材料的CTEy和CTEz由1.2649×10-4K-1增加至1.3756×10-4K-1,CTEx由8.595 ×10-5K-1降低至5.664×10-5K-1.對于SiO2薄片,長徑比由5 增加至20 時,SiO2/PTFE復合介質材料的CTEy和CTEz由1.278×10-4K-1增加至1.3414×10-4K-1,CTEx由8.396×10-5K-1降低至6.423×10-5K-1.當長徑比為5 時,薄片狀SiO2/PTFE 復合介質材料的CTEx值小于纖維狀SiO2/PTFE 復合介質材料的CTEx值.隨著長徑比的增加,薄片狀SiO2/PTFE 復合介質材料的CTEx逐漸大于纖維狀SiO2/PTFE 復合介質材料的CTEx.基于SiO2填充量(體積分數)為5%制備的SiO2/PTFE 材料的CTE 為1.1644×10-4K-1,而長徑比為20 的纖維狀和薄片狀SiO2/PTFE 復合介質材料的CTEx值較小,分別為5.664×10-5K-1和6.423×10-5K-1,這是由于SiO2纖維和薄片是各向異性的,而SiO2球具有各向同性的特性[33,34].

圖12 不同SiO2 長徑比SiO2/PTFE 復合介質材料的CTE(a)纖維狀SiO2;(b)薄片狀SiO2Fig.12.CTE of SiO2/PTFE dielectric composite with different aspect ratios of SiO2 filler:(a)SiO2 fiber;(b)SiO2 flake.

3.3 SiO2 分布均勻性的影響

本節通過構建SiO2填充量(體積分數)為15%的SiO2/PTFE 復合介質材料模型探討SiO2分布均勻性對其CTE 的影響規律.首先,建立PTFE基體模型,將PTFE 模型平均劃分為8 份,如圖13所示.SiO2球在PTFE 基體中的分布不均勻,其中4 部分為10%,另外4 部分為20%.具有10%和20%SSS 的SiO2/PTFE 復合介質材料的CTE 分別計算為1.0733×10-4K-1和9.047×10-5K-1.

圖13 SiO2/PTFE 復合介質材料的SiO2 分布模型Fig.13.SiO2 distribution model of SiO2/PTFE dielectric composite.

SiO2/PTFE 復合介質材料的CTE 列于表2.從表2 可知,當1-4 號分布20%且5-8 號分布10%時,SiO2/PTFE 復合介質材料的CTE 最小,為9.678×10-5K-1;當1-4 號分布10%且5-8 號分布20%時,SiO2/PTFE 復合介質材料的CTE最大,為1.0134×10-4K-1.當將1-4 號中的一個由20%替換為10%時,即將2 號替換為10%,且5-8 號依次替換為20%,SiO2/PTFE 復合介質材料的CTE 基本沒有變化,分別為9.785×10-5K-1,9.805×10-5K-1,9.781×10-5K-1,9.780×10-5K-1.這說明SiO2/PTFE 復合介質材料上半部分的隨機分布不影響其CTE.當將1-4 號中的兩個由20%替換為10%時,則存在兩種情況: 一是四條邊上的5 號和7 號替換為20%,2 號和4 號替換為10%,其CTE 為9.871×10-5K-1;二是對角線上的6 號和8 號替換為20%且5 號和7 號替換為10%,其CTE 為9.909×10-5K-1.當將1-4 號中的三個由20%替換為10%時,僅存在一種情況: 將上半部分的6-8 號替換為20%,且2 號替換為10%,其CTE為1.0002×10-4K-1.由于底部的SiO2球充當支撐作用,因此底部SiO2球較密集的SiO2/PTFE 復合介質材料具有更低的CTE.

表2 SiO2/PTFE 復合介質材料的CTETable 2.CTE of SiO2/PTFE dielectric composite.

3.4 成型工藝的影響

在SiO2/PTFE 復合介質材料上表面施加5,10,15,20 MPa 載荷,研究成型工藝對其CTE 的影響規律.SiO2/PTFE 復合介質材料上表面熱膨脹位移隨時間的變化如圖14 所示.

圖14 SiO2/PTFE 復合介質材料的位移隨時間的變化Fig.14.Displacement variations of SiO2/PTFE dielectric composite with different time.

從圖14 可以看出,在不同載荷下,SiO2/PTFE復合介質材料的熱膨脹位移曲線呈現平行狀態.這表明在熱膨脹過程中,SiO2/PTFE 復合介質材料上表面的熱膨脹位移相同,利用方程(12)計算得出SiO2/PTFE 復合介質材料的CTE 也相同.這是由于不同的成型工藝沒有改變SiO2/PTFE 復合介質材料成型的微觀結構,因此,SiO2/PTFE 復合介質材料的CTE 也沒有變化.

4 結論

采用穩態和瞬態有限元方法對SiO2/PTFE復合介質材料的CTE 和介電常數進行數值研究.詳細研究SSS 和HSS 填充量、SiO2的顯微結構、均勻性分布和成型參數對SiO2/PTFE 復合介質材料的CTE 和介電常數的影響規律.結果表明,SSS(HSS)/PTFE 復合介質材料的CTE 和介電常數與報道的結果符合良好,30% SSS/PTFE 的CTE最小,為7.5×10-5K-1,而10% HSS/PTFE 的介電常數最小,為2.06.不同微觀結構的SiO2對SiO2/PTFE 復合介質材料的CTE 具有明顯影響,這歸因于片狀和纖維狀SiO2的各向異性特性.研究發現,由于底部SiO2的支撐作用,底部SiO2分布較密集的復合介質材料具有較低的CTE.此外,成型工藝對SiO2/PTFE 復合介質材料的CTE 幾乎沒有影響,這是由于SiO2/PTFE 復合介質材料的微觀結構在成型過程中沒有變化.