[發(fā)明專利]復(fù)合柔性高介電薄膜及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010782720.3
• 申請(qǐng)日: 2020-08-06
• 公開（公告）號(hào): CN112063085B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬(wàn)維;羅俊榮;歐陽(yáng)躍軍;補(bǔ)淇;胡靜;向柏霖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 懷化學(xué)院
• 主分類號(hào): C08L29/04
• 分類號(hào): C08L29/04;C08L27/16;C08K9/02;C08K7/00;C08K3/14;C08K3/28;C08J5/18;H01G4/14
• 代理公司: 華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 隆前進(jìn)

本發(fā)明涉及一種復(fù)合柔性高介電薄膜，包括聚合物和分散在聚合物中的MXene納米材料；其中，以所述聚合物和所述MXene納米材料的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，MXene納米材料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.5％～20％。導(dǎo)電性能優(yōu)異的MXene納米材料能提高聚合物的介電常數(shù)；且通過(guò)將特定質(zhì)量的導(dǎo)電性能優(yōu)異的MXene納米材料分散聚合物中，使MXene納米材料不形成導(dǎo)電通路，從而不產(chǎn)生較大的介電損耗，使聚合物能保持較低的介電損耗。該復(fù)合柔性高介電薄膜相比現(xiàn)有的高分子復(fù)合薄膜，不僅具有介電常數(shù)高及介電損耗低等優(yōu)點(diǎn)，而且還具有抗拉伸性能強(qiáng)、柔性優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及介電材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種復(fù)合柔性高介電薄膜及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著信息和微電子工業(yè)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件微型化、集成化、智能化、高頻化的應(yīng)用需求快速增加。越來(lái)越多的電子元器件，如介質(zhì)基板、介質(zhì)天線、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器、嵌入式薄膜電容等，既要求介質(zhì)材料具備優(yōu)異的介電性能，又要求其具備良好的力學(xué)性能和加工性能。

傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)壓電陶瓷具有高介電常數(shù)和較高的穩(wěn)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(shù)相容性差等缺點(diǎn)限制了它的應(yīng)用。而高分子聚合物通常具有優(yōu)良的柔性、擊穿強(qiáng)度高且加工性優(yōu)良，但大多數(shù)聚合物材料的介電常數(shù)低，通常小于10，從而導(dǎo)致其儲(chǔ)能密度小，難以滿足眾多高性能電子元器件的要求。

近年來(lái)，技術(shù)人員常采用陶瓷粒子填充于聚合物基體中制備出既具有較高介電常數(shù)又具有良好可加工性的復(fù)合材料，但陶瓷粒子填充于聚合物制備復(fù)合材料時(shí)需要較高的陶瓷粒子充填量，通常復(fù)合材料中陶瓷粒子的體積分?jǐn)?shù)要達(dá) 40％及以上才能具有較高的介電常數(shù)。然而，過(guò)高的陶瓷粒子充填量會(huì)使復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)柔性受到影響，且還會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料的介電擊穿強(qiáng)度顯著下降，儲(chǔ)能密度難以提升。

因此，如何制得介電常數(shù)高、介電損耗低、柔性好的復(fù)合材料具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種介電常數(shù)高、介電損耗低、柔性好的復(fù)合柔性高介電薄膜及其制備方法和應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下。

本發(fā)明一方面提供了一種復(fù)合柔性高介電薄膜，包括聚合物和分散在所述聚合物中的MXene納米材料；

以所述聚合物和所述MXene納米材料的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述MXene納米材料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.5％～20％。

在其中一些實(shí)施例中，以聚合物和所述MXene納米材料的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述MXene納米材料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1％～15％。

在其中一些實(shí)施例中，以所述聚合物和所述MXene納米材料的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述MXene納米材料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為2％～10％。

在其中一些實(shí)施例中，所述聚合物為聚偏氟乙烯和聚乙烯醇中的至少一種。

在其中一些實(shí)施例中，所述MXene納米材料選自二維過(guò)渡金屬碳化物、二維過(guò)渡金屬氮化物和二維過(guò)渡金屬碳氮化物中的至少一種。

在其中一些實(shí)施例中，所述MXene納米材料選自Ti₃C₂T_x、Ti₂CT_x和Nb₂CT_x中的至少一種。

本發(fā)明另一方面提供了一種復(fù)合柔性高介電薄膜的制備方法，包括以下步驟：

將MXene納米材料的懸浮液與聚合物溶液混合，得到復(fù)合懸浮液；

采用所述復(fù)合懸浮液制膜，得到復(fù)合柔性高介電薄膜；

其中，以所述聚合物和所述MXene納米材料的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述MXene 納米材料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.5％～20％。