[发明专利]一种介电常数可调控的复合电阻膜及制备方法

说明书

本发明属于电子材料技术领域，具体涉及一种介电常数可调控的复合电阻膜及制备方法。本发明通过将石墨烯、碳纳米纤维与炭黑复合运用制备成电阻膜，从而实现了更佳的电阻率调控范围，以扩大其适用性；利用了碳纳米纤维具有化学性能稳定，耐腐蚀，耐高低温循环冲击，耐辐射等特点，并且对于红外光和电磁波有一定的吸收；以及石墨烯具有强度大，韧性好，良好的光学特性及导电导热性能。最终制备的复合电阻膜具有密度小、耐腐蚀、韧性好、参数可调控化的特点；且其制备方法简单可行。

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，具体涉及一种介电常数可调控的复合电阻膜及制备方法。

背景技术

随着信息技术时代的迅猛发展，各种各样的新一代民用、军用电子产品对电子材料领域提出轻量化、柔性化、高性能化、参数可调控化等方面的性能要求。

正是在这种背景下，研发轻量化、柔性化、性能参数可调控的电阻膜系材料引起广泛的研发兴趣。现有的电阻膜系均采用单一原材料制备；按材料类别可分为金属系电阻膜和非金属系电阻膜，对于金属系电阻膜存在质量重、易脱落且易腐蚀等缺点；对于非金属系电阻膜存在密度大、韧性差且散热差等缺点。从环保角度又可以分为油性体系电阻膜和水性体系电阻膜，对于油性体系电阻膜存在原材料存在毒性、产品使用污染环境等缺点，对于水性体系电阻膜具有价格优势、生产安全、产品环保等优点。

基于目前技术的电阻膜，在固定的质量下其参数不易于调控，调控范围相对较小，因此会限制其适用场景；特别是用于航空航天的电子产品会存在多种特殊的要求，如要求质量小、耐高低温冲击、抗震动等性能要求。因此迫切需要研发满足新一代电子产品的电阻膜，使之能够具有更大的电阻率调控范围，并兼具薄、轻、强、宽的要求，从而具有更加优异的适用性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种介电常数可调控的复合电阻膜及制备方法。

具体技术方案如下：

一种介电常数可调控的复合电阻膜，制备原料包括：炭黑、碳纳米纤维、石墨烯、分散剂、粘接剂、溶剂和增稠剂。

所述炭黑的粒径大小为35-45nm，占复合电阻膜的质量比为20-25:40。

所述碳纳米纤维的平均直径为8-10nm，长度为8-12μm，占复合电阻膜的质量比为1-5:60。

所述石墨烯的平均直径为1-5μm，厚度100-200nm，占复合电阻膜的质量比为1-5:60。

所述分散剂为十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)或水性润湿性分散剂(BYK-190)。所述粘接剂为水性聚氨酯，占复合电阻膜的质量比20-25:40；所述溶剂为去离子水。所述增稠剂为甲基纤维素(mc)、羧甲基纤维素钠(cmc)或羟乙基纤维素(hec)。

成型的复合电阻膜采用热退火处理，碳纳米纤维在炭黑、石墨烯之间有效地分散，并形成了连续的导电网络，将导电网络负载于水性聚氨酯基体材料中制备得到具有介电常数可调控的复合电阻膜。该复合电阻膜在2-18GHz频率下介电实部调控范围达到112.06-13.01，介电虚部调控范围为115.97-11.27，电阻率调控范围达到18.464-80.381Ω·cm。

上述介电常数可调控的复合电阻膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按照比例将炭黑、石墨烯、分散剂加入到去离子水中，在室温下球磨均匀，得到分散的炭黑/石墨烯混合分散液；炭黑与石墨烯两者质量比为20-25：2-4；分散剂与炭黑/石墨烯混合物的两者质量比为1-5:100；球磨转速为300-400rad/min，球磨时间为40-60min。