[发明专利]纳米核壳粒子/聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法和应用

说明书

技术领域：

本发明涉及一种纳米核壳粒子/聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法和应用。

背景技术：

电子电路的集成化，对电容器提出了更高的要求，使其向小型化、高容量、低成本、多功能化等方向发展。电容器的性能主要取决于两电极之间的介电材料。要获得高储能密度的电容器，必须研究高储能密度介电材料，提高其介电常数，来制得体积小而储能密度大的电容器。聚合物材料由于具有高储能密度、高击穿场强、低介电损耗以及优良的热稳定性而成为制备储能器件的热门电介质材料。然而，用于制备高储能密度电容器的介电聚合物材料多数介电常数较低（ε < 3），难以满足市场需求。

近年来，基于逾渗理论的0-3型导电粒子/聚合物高介电常数复合材料的研究成为了研究热点。根据逾渗理论，当导电填料含量接近而小于逾渗阈值时，复合材料将展现出比聚合物基体高几个数量级的介电常数。目前，Al、Ag、Ni及炭黑等导电颗粒已经被用来制备导电粒子/聚合物复合材料，此种复合材料具有较高的介电常数，可应用在嵌入式电容器中。但是，Al、Ag等导电粒子，主要产生电子位移极化，产生的消耗以电导损耗为主。当导电粒子的含量过大，达到或超过逾渗阈值时，就会形成导电通路，产生较大的介电损耗。最近有研究者提出在导电填料粒子表面包覆一层绝缘体壳层，形成一种具有核壳结构的新型纳米粒子。采用这种纳米粒子作为填料，可以在保持填料粒子的高导电性的同时，粒子外层的绝缘壳层会在粒子之间形成一层屏障和连续的势垒网，从而能有效阻止填料粒子间导电通路的形成。

Ag是所有金属中导电性最好的材料，电导率可高达6.3×10⁷(Ω·m)^-1，此外，Ag纳米粒子具有奇特的纳米特性（即库伦阻塞效应），是制备导体/高聚物介电复合材料的理想填料。Al₂(SiO₃)₃常以Al₂O₃·3SiO₂的形式存在，具有优良的绝缘性，同时与有机物基体相容性较好。聚酰亚胺（PI）作为高聚物基体则具有优异的热稳定性、低介电损耗和易合成加工性等优点。Ag/Al₂(SiO₃)₃/PI纳米复合材料可望将Ag纳米粒子的介电性能，Al₂(SiO₃)₃的绝缘性以及PI基体的力学、热学性能很好的结合起来。因此，探索一种纳米核壳粒子/聚酰亚胺复合薄膜的制备方法是很有必要的。

发明内容：

本发明的目的是提供一种纳米核壳粒子/聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法和应用。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种纳米核壳粒子/聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，

第一步，采用乙二醇还原法制备多形貌纳米Ag；

第二步，利用Al₂(SO₄)₃和Na₂SiO₃的沉淀反应在纳米Ag表面包覆一层Al₂(SiO₃)₃，制备硅酸铝包覆银纳米核壳粒子（Ag/Al₂(SiO₃)₃）；