[发明专利]一种具有超高介电常数有机/无机铁电复合材料、其制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种具有超高介电常数有机/无机铁电复合材料、其制备方法及应用，其其为将具有铁电性能的无机粉体填料于有机铁电大分子与铁电高分子聚合物形成的基体复合物中，形成新型的有机/无机铁电复合材料。在室温下，其相对介电常数工频时，大于10⁵。其制备方法操作简单，价格低廉，易于大批量工业化生产。该新型超高介电材料，可用于制备大容量全固态，适合表面安装的新型电容器材料。其存在多种界面电荷极化，突破了目前现有的电介质理论预逾渗理论，为材料应用和进一步研究提供了新的途径。

技术领域

本发明涉及一种具有超高介电常数有机/无机铁电复合材料、其制备方法及应用，属于高介材料制备技术领域。

背景技术

大容量电容器是现代电子工业必不可缺的电子元器件，电解电容是其中最具代表性的一种，广泛应用于家用电器和各种电子产品中，其容量范围较大，一般为1～3300μF，额定工作电压范围为6.3～700V。一般来讲电解电容器以金属箔(铝或钽)为正极，与正极紧贴金属的氧化膜(氧化铝或五氧化二钽)是电介质，负极由导电材料、电解质(可以是液体或固体)和其他材料共同组成，因电解质是负极的主要部分，电解电容因此而得名。电解电容器的缺点是介质损耗、容量误差较大(最大允许偏差为+100％、-20％)，耐高温性较差，长时间存放容易失效。使用期间容易造成变形、爆浆、漏液等的现象，从而使整个电路损坏。电解电容器制造工艺较为复杂，做成贴片式电容器尚有难度。

如何缩减电子元器件体积，提高电容器容量，实现表面安装是大容量电容器研究重要课题。除去元件结构问题，电介质材料的介电性能的提高，则一直是材料研究所追求的目标，其中介电常数的提高，则是最为重要的研究方向。早期的研究是把铁电材料半导化，形成铁电半导体陶瓷，然后通过晶界氧化形成绝缘层，这就是所谓的晶界层电容器 (BLC)。这种电容器的表观介电常数可高达10⁴以上，然而由于其材料本身的半导化特性决定，漏电流较大，在较低的电压下就会击穿，工艺极其复杂，很难满足常规电路需求。人们寻求高介电常数材料的热情持续不断，前些年一度由于发现钙铜氧钛(CCTO)具有很高的介电常数，其介电常数可以高达10⁴以上，这种材料引起广泛关注和深入研究，然而这种材料本身就是一种半导体，其介电性能甚至难以与BLC相匹敌，截至目前为止仍然处于研究阶段。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种具有超高介电常数有机/无机铁电复合材料、其制备方法及应用，其材料为大容量全固态，适合表面安装的新型电容器材料。其制备方法是将具有铁电性的无机粉体如BaTiO₃等，填充到具有铁电性的有机大分子DIPAB等和铁电有机高分子聚偏氟乙烯PVDF等混合形成的铁电有机相基体中，形成新型的有机/无机铁电复合材料。由于各个铁电相界面之间所形成的巨大的空间电荷极化，因此这种新型有机/无机复合材料具有超高介电常数，在室温下，其相对介电常数工频时大于10⁵；存在多种界面电荷极化，突破了目前现有的电介质理论预渗理论，为材料应用和进一步研究提供了新的途径。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种具有超高介电常数有机/无机铁电复合材料，其为将具有铁电性能的无机粉体填料于有机铁电大分子与铁电高分子聚合物形成的基体复合物中，形成新型的有机/无机铁电复合材料。其相对介电常数大于 10⁵。