高介電常數復合膜材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及復合膜材料領域，具體而言，涉及一種高介電常數復合膜材料及其制 備方法。
【背景技術】
[0002] 高介電材料具有優良的介電性能，使其在固態電容器、微波介質元件等領域有著 廣泛的應用前景，例如用于制作動態隨機存儲器和大功率電容器等。高介電陶瓷（例如 CaCuJiWi)也具有良好的介電性能，但是高介電陶瓷有較大的脆性和需極高的制備溫度， 因而限制了其應用。
[0003] 然而，高介電聚合物基體復合材料由于擁有較高的韌性和遠低于陶瓷的制備溫 度，且擁有遠高于普通聚合物的介電常數，使其得到越來越多的關注。2000年清華大學的南 策文課題組報道了具有高介電常數的PVDF-Ni復合材料，其介電常數為400,遠高于純PVDF 小于10的介電常數；之后，該課題組還報道了 Ni_BaTi03/PVDF三相復合材料，其介電常數 高達800。2005年，Lai Qi等人報道的銀-環氧樹脂復合材料也擁有300的介電常數。而賓 州州立大學Q. M. Zhang等人在近幾年報道多種全聚合物復合材料在1kHz下擁有大于1000 的介電常數。但是這些聚合物復合材料的介電常數依然遠低于高介電陶瓷的介電常數。
[0004] 近年來，對于高介電常數復合材料的研宄的重點仍然是體材料。然而，隨著現代 器件向小型化和集成化發展，相對于體材料，更為輕薄的膜材料表現出了它特有的優越性。 2007年，Chen等人報道了在PVDF中加入乙炔黑（AB)，以DMF為溶劑，采用浸漬提拉法制成 PVDF/AB復合膜材料，且該復合膜材料在1kHz下擁有大約50的介電常數，但這與高介電陶 瓷及塊體復合材料相比還有較大的差距。
[0005]因此，提供一種高介電常數復合膜材料及其制備技術，成為本領域亟待解決的技 術問題。
【發明內容】
[0006] 本發明的主要目的在于提供一種高介電常數復合膜材料及其制備方法。
[0007] 為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種高介電常數復合膜材料 的制備方法，該制備方法包括以下步驟：將聚偏氟乙烯溶液和堿性物質溶液混合均勻以得 到混合溶液，其中，聚偏氟乙烯溶液中的聚偏氟乙烯和堿性物質溶液中的堿性物質的質量 比為100-X :X，x的范圍為1~50 ;將混合溶液倒在襯底上，并使混合溶液流延均勻；將流延 后的襯底置于干燥箱中進行干燥，以在襯底上形成高介電常數復合膜材料。
[0008] 進一步地，獲得聚偏氟乙烯溶液的步驟包括：向聚偏氟乙烯中加入有機溶劑并進 行攪拌，至聚偏氟乙烯溶解后獲得聚偏氟乙烯溶液。
[0009] 進一步地，有機溶劑為N甲基吡咯烷酮或N，N-二甲基甲酰胺，并在50~100°C的 條件下進行攪拌。
[0010] 進一步地，堿性物質溶液中的溶劑為去離子水或無水乙醇。
[0011] 進一步地，得到混合溶液的步驟包括：向聚偏氟乙烯溶液中加入堿性物質溶液，在 50~100°C的條件下攪拌均勻以得到混合溶液。
[0012] 進一步地，干燥的步驟中，干燥溫度為60~120°C，干燥時間為1~12小時。
[0013] 進一步地，堿性物質為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鋁或氨水。
[0014] 進一步地，襯底為石墨紙、玻璃、鋁箔或銅箔。
[0015] 進一步地，高介電常數復合膜材料在堿性物質所占的質量比為4%~36%、1kHz 下的相對介電常數為1〇 2~10 4。
[0016] 根據本發明的另一方面，提供了一種高介電常數復合膜材料，該高介電常數復合 膜材料由本發明提供的上述制備方法制備而成。
[0017] 應用本發明的技術方案，本發明提供的制備方法僅通過將將聚偏氟乙烯溶液和堿 性物質溶液混合均勻以得到混合溶液，然后將混合溶液倒在襯底上流延均勻，以及將流延 后的襯底置于干燥箱中進行干燥，即在襯底上形成高介電常數復合膜材料，且聚偏氟乙烯 溶液和堿性物質溶液混合均勻的成本低廉，從而使得本發明的制備方法工藝簡單，所用原 料易得且成本低廉，所需設備簡單，工藝過程也簡單易行，便于大規模生產。同時，本發明的 制備方法所制備的高介電常數復合膜材料具有較高的介電常數，它與普通的高介電陶瓷的 介電常數相比較，不僅擁有更高的介電常數，還兼顧有較好的柔韌性和極低的制備溫度，使 其更適合小型化與集成化的器件生產需求，還可以應用于儲能電容器的生產當中。
【具體實施方式】
[0018] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相 互組合。下面將結合實施例來詳細說明本申請。
[0019] 需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述【具體實施方式】，而非意圖限制根 據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式 也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語"包含"和/或"包 括"時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。
[0020] 由【背景技術】可知，現有高介電常數復合膜材料的制備方法所制備的高介電常數復 合膜材料與高介電陶瓷及塊體復合材料相比還有較大的差距，且現有制備方法工藝較復 雜、原料成本較高。本發明的發明人針對上述問題進行研宄，提出了一種高介電常數復合膜 材料的制備方法。該制備方法包括以下步驟：將聚偏氟乙烯溶液和堿性物質溶液混合均勻 以得到混合溶液，其中，聚偏氟乙烯溶液中的聚偏氟乙烯和堿性物質溶液中的堿性物質的 質量比為100-X :x，X的范圍為1~50 ;將混合溶液倒在襯底上，并使混合溶液流延均勻；將 流延后的襯底置于干燥箱中進行干燥，以在襯底上形成高介電常數復合膜材料。
[0021 ] 上述制備方法僅通過將聚偏氟乙烯溶液和堿性物質溶液混合均勻以得到混合溶 液，然后將混合溶液倒在襯底上流延均勻，以及將流延后的襯底置于干燥箱中進行干燥，即 在襯底上形成高介電常數復合膜材料，且聚偏氟乙烯溶液和堿性物質溶液混合均勻的成本 低廉，從而使得本發明的制備方法工藝簡單，所用原料易得且成本低廉，所需設備簡單，工 藝過程也簡單易行，便于大規模生產。同時，本發明的制備方法所制備的高介電常數復合膜 材料具有較高的介電常數，它與普通的高介電陶瓷的介電常數相比較，不僅擁有更高的介 電常數，還兼顧有較好的柔韌性和極低的制備溫度，使其更適合小型化與集成化的器件生 產需求，還可以應用于儲能電容器的生產當中。
[0022] 下面將更詳細地描述根據本發明提供的高介電常數復合膜材料的制備方法的示 例性實施方式。然而，這些示例性實施方式可以由多種不同的形式來實施，并且不應當被解 釋為只限于這里所闡述的實施方式。應當理解的是，提供這些實施方式是為了使得本申請 的公開徹底且完整，并且將這些示例性實施方式的構思充分傳達給本領域普通技術人員。
[0023] 首先，將聚偏氟乙烯溶液和堿性物質溶液混合均勻以得到混合溶液。其中，聚偏氟 乙烯溶液中的聚偏氟乙烯和堿性物質溶液中的堿性物質的質量比為100-x:x，X的范圍為 1~50。其中，獲得聚偏氟乙烯溶液的步驟可以包括：向聚偏氟乙烯中加入有機溶劑并進行 攪拌，至聚偏氟乙烯溶解后獲得聚偏氟乙烯溶液。