高介电常数聚合物复合材料研究进展文献综述
摘要：近年来，电子元器件材料随着电子工业的飞速发展不断向多样化、小型化的方向发展，市场追求一种具有更高的介电常数、更低的介电损耗的新型的电介质材料。高介电材料因其高储能性，已经被广泛应用于大功率高储能的电容器的载体材料以及电缆材料等领域。[1,2]然而由于传统的无机陶瓷具有韧性低，耗能高，工艺复杂等缺点，且其介电损耗往往较高；而单一的有机聚合物材料具有韧性好，介电损耗低，加工工艺简便等优点，但是介电常数普遍低。因此为了获得同时具有高介电常数和低介电损耗的电介质材料，这里介绍两种思路：一是制备陶瓷-聚合物高介电复合材料，另一种是将导电材料作为增强体掺杂到聚合物中。本文主要讨论第二种制备方法。
关键词：高介电常数，低介电损耗，高介电常数聚合物复合材料
1.高介电材料的介绍
电介质极化理论是研究在电场作用下，电介质显示电性的现象的理论。电介质极化理论通常可以从微观角度解释电介质材料内部的极化现象。这是因为在外加电场作用下，电介质中的正负电荷受到电场力发生相对位移，有极分子（原来正负中心不重合的分子）的取向以及分子电流的取向也呈现一些规律性，这个过程称作极化过程。衡量极化程度的物理量称作介电常数，是电介质理论中非常重要的一个物理量。而对于电容器的性能评价主要为高的能量密度u和低的散热功耗q，有:
可见在电场强度E、工作频率f恒定的条件下，电容器的储能效果取决于材料的介电常数ε，而发热性能则取决于材料的介电损耗tandelta;。对于tandelta;，有：
其中是复合材料的复介电常数。实部为介电常数，虚部为损耗因子。
传统的无机陶瓷材料的介电性能十分优异，并且表现出较高的介电常数，但是由于传统陶瓷材料具有韧性低，耗能高，工艺复杂等缺点，并且其介电损耗往往较高。这些缺点使得单一的无机陶瓷材料无法满足电子行业对材料介电性能的需求。此外，使用传统无机陶瓷材料制备的嵌入式电容器，在电容器的充电过程和放电过程中会发生一种机械共振，这种机械共振会大大降低电容器的使用寿命。相比于传统的无机陶瓷材料，有机聚合物材料具有柔韧性较好、介电损耗较低、加工工艺简便等优点，但是有机聚合物材料的介电常数普遍不高，同样不能达到电子行业对材料介电性能的要求。以属于高介电聚合物的聚偏氟乙烯（PVDF）为例，60Hz下的介电常数为2.0-2.2，介电损耗为0.006，[3]属于优良的高介电常数低损耗的材料。但是在更高频率的1MHz下一种高介电常数的陶瓷介质，介电常数为160，介电损耗为9.1。[4]因此具备高介电常数、低损耗性质的电介质材料具有良好的储存电能和均匀电场的作用，在电气和生物工程领域有非常重要的应用。对于复合型电介质材料来说，高介电常数与低介电损耗是技术瓶颈，如何在保持较高的介电常数的同时，有效降低介电损耗。
2.高介电聚合物复合材料的研究进展
