[發明專利]一種無機有機復合柔性高介電薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201710364635.3
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107141763B
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發明（設計）人: 萬維;羅俊榮;苑文香
• 申請（專利權）人: 懷化學院
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04;C08K13/02;C08K3/24;C08K3/26;C08K3/22;C08K5/544;C08K5/5435;C08K5/14;C08K5/01;B29D7/01
• 代理公司: 44224 廣州華進聯合專利商標代理有限公司
• 代理人: 林青中;王園園

一種無機有機復合柔性高介電薄膜及其制備方法，包括以下步驟：將聚氨酯彈性體與鈦酸銅鈣粉體、硫化劑及偶聯劑進行混煉，得到復合生膠；將所述復合生膠發生硫化和偶聯反應并制成薄膜，得到所述無機有機復合柔性高介電薄膜。該制備方法，將各組分混煉形成復合生膠，復合生膠中的連續相聚氨酯彈性體在硫化劑的作用下相互之間發生硫化反應形成立體網狀結構的聚氨酯熟膠，填充在聚氨酯彈性體中的分散相鈦酸銅鈣粉體在偶聯劑的作用下與聚氨酯彈性體發生偶聯反應，進而得到以立體網狀結構的聚氨酯熟膠為主要結構，鈦酸銅鈣粉體填充在該立體網狀結構中的無機有機復合柔性高介電薄膜。該薄膜介電常數高、介電損耗低、抗拉伸性能強、柔性優良、加工性能好。

技術領域

本發明涉及介電材料技術領域，特別是涉及一種無機有機復合柔性高介電薄膜及其制備方法。

背景技術

隨著信息和微電子工業的飛速發展，半導體器件微型化、集成化、智能化、高頻化的應用需求快速增加。越來越多的電子元器件，如介質基板、介質天線、動態隨機存儲器、嵌入式薄膜電容等，既要求介質材料具備優異的介電性能，又要求其具備良好的力學性能和加工性能。

傳統的無機壓電陶瓷具有高介電常數和較高的穩定性，但其脆性大、加工溫度較高，與目前的電路集成加工技術相容性差等缺點限制了它的應用。

近年來，類鈣鈦礦結構的鈦酸銅鈣(CaCu₃Ti₄O₁₂，CCTO)材料受到了研究者們的廣泛關注。CCTO是一種具有體心立方類鈣鈦礦結構的氧化物。CCTO具有超高的介電常數(～10⁴)，且其介電常數有著良好的頻率穩定性和溫度穩定性。另外不同于BaTiO₃等鐵電材料在居里點存在相變，在100～600K的溫度范圍內，在CCTO中沒有觀察到任何相變。此外，CCTO還有很好的非線性電流-電壓特性。CCTO如此多優異的特性使其可以應用在電容器、氣體探測器、光致發光器件、阻變存儲器等諸多領域。

目前研究較多的是CCTO粉料的合成工藝和CCTO陶瓷材料的性能改進。但在實際應用中，介電薄膜更適合用于制備各種電學器件。雖然外延單晶CCTO薄膜已經被報道成功生長在MgO、LaAlO₃等氧化物單晶襯底上，多晶CCTO薄膜也被報道成功生長在鍍鉑的硅片上，且純無機CCTO薄膜的介電常數高。但是純無機CCTO薄膜的介電損耗較高，擊穿電壓低，且脆性大，結構強度偏低，這導致其可加工性差，離實際應用還有很大差距。

發明內容

基于此，有必要提供一種介電常數高、介電損耗低、柔性好的無機有機復合柔性高介電薄膜及其制備方法。

一種無機有機復合柔性高介電薄膜的制備方法，包括以下制備步驟：

將聚氨酯彈性體與鈦酸銅鈣粉體、硫化劑及偶聯劑進行混煉，得到復合生膠；

將所述復合生膠發生硫化和偶聯反應并制成薄膜，得到所述無機有機復合柔性高介電薄膜。

在上述無機有機復合柔性高介電薄膜的制備方法中，將聚氨酯彈性體與鈦酸銅鈣粉體、硫化劑及偶聯劑混煉形成復合生膠，復合生膠中的連續相聚氨酯彈性體在硫化劑的作用下相互之間發生硫化反應形成立體網狀結構的聚氨酯熟膠，填充在聚氨酯彈性體中的分散相鈦酸銅鈣粉體在偶聯劑的作用下與聚氨酯彈性體發生偶聯反應，進而得到以立體網狀結構的聚氨酯熟膠為主要結構，鈦酸銅鈣粉體填充在該立體網狀結構中的無機有機復合柔性高介電薄膜。該無機有機復合柔性高介電薄膜相比現有的純無機CCTO薄膜，不僅具有介電常數高及介電損耗低等優點，而且還具有抗拉伸性能強、柔性優良等優點，進而使得其加工性能好。

在其中一個實施例中，所述鈦酸銅鈣粉體與所述聚氨酯彈性體的質量比為1～5：1。

在其中一個實施例中，所述偶聯劑選自偶聯劑KH550、偶聯劑KH560及偶聯劑A151中的至少一種；所述偶聯劑與所述聚氨酯彈性體的質量比為0.01～0.1：1。