铁电陶瓷-聚合物复合材料的制备及性能

高k值铁电陶瓷-聚合物复合材料作为一种主要的候选材料已被积极研究。采用这种方法是为了结合聚合物和铁电陶瓷的优点。聚合物的优点是能满足低成本有机基底加工的要求，即加工温度低、机械加工具有柔性和成本低。铁电陶瓷的优点是有合适的介电性质^{[3，4，8-14]}。

然而，这些高k值复合材料的应用也面临着一些挑战，如介电常数有限、粘附强度低和工艺性能差。典型的陶瓷-聚合物复合材料是0～3号复合材料，这表示在连续的立体聚合物基体中，陶瓷填料的分布是不连续的。由于聚合物基体的k值低（一般在2～6范围内），大多数陶瓷-聚合物复合材料的k值在室温下至今依然低于100。通过选用k值相对较高的聚合物做基体，能有效地提高聚合物-陶瓷复合材料的k值，这是因为聚合物基体的k值对最终复合材料的k值有很大的影响^[4，12]。

例如，聚乙烯（偏二氟乙烯-三氟醚乙烯）（简称P（VDF-TrFE））共聚物（一种松弛铁电物质），放射处理后在室温下有相对较高的k值（将近40）^[15]。Bai等人^[4]配制的复合材料Pb（Mg_1/3Nb_2/3）O₃-PbTiO₃/P（VDF-TrFE），其k值超过200。Rao和Wong^[16]报道了一种铌酸铅镁-铌酸镁（PMN-PT，900nm）＋BaTiO₃（50nm）/高k值环氧系统（实际k值为6.4）的复合材料，其k值为150左右，因为基体中含有体积分数高达85%的陶瓷填料。(www.xing528.com)

但是，有机基体中陶瓷粉末的含量过高也会导致陶瓷-聚合物复合材料实际应用的技术障碍。这是因为填料含量过高会导致有机基体中填料的分布不均，而且由于聚合物含量少，电容器元件与PCB的其他层间几乎没有粘合作用。