[发明专利]一种内置式高介电常数柔性树脂复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种内置式高介电常数柔性树脂复合材料及其制备方法和应用，该树脂复合材料由包括树脂基体与无机填料通过一定的工艺复合而成。本发明通过在树脂基体中引入纳米一维、二维以及纳米颗粒填料，通过各种填料之间的协同效应，进一步增加了介电填料之间的有效接触以及在电场作用下的耦合效应，从而获得高介电常数的柔性介电材料。本发明所述的复合材料可通过一定的加工工艺内置于芯片和印制电路板内部，由于介电常数比较高，因此可以在一定的面积内实现更高的电容量，可替代传统的表面贴装陶瓷电容。

技术领域

本发明属于新能源材料技术领域，更具体地，本发明涉及一种内置式高介电常数柔性树脂复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，以智能物联网和可穿戴技术为代表的新一代信息技术和产业对电子系统的高集成度、小型化、轻量化和高密度化的需求，驱使传统陶瓷电介质材料迅速减薄从而导致其漏电流急剧增大。因此寻找新型高储能密度电介质材料已经成为信息功能材料和微电子领域的前瞻性研究课题。高储能密度树脂电介质材料由于工艺简单、成本低廉、易与柔性基体兼容以及适合大面积生产等优点已成为学术和产业界关注的热点。

为了获得高储能密度的树脂基复合材料，目前通用的方法包括：第一、依据有效介质理论，在树脂基体中填充各类高介电陶瓷填料构筑0-3型高介电聚合物复合材料。但是大量陶瓷填料的引入必然导致大量缺陷，从而大大降低材料的耐压强度。第二、在聚合物基体中添加导电相填料，利用渗流效应可以获得较高的介电常数，但是介电损耗也随着填料填充量的增加而陡升，因此一般也不具有实用价值。

发明内容

基于此，为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种内置式高介电常数柔性树脂复合材料及其制备方法和应用。

为了实现上述发明目的，本发明采取了以下技术方案：

一种内置式高介电常数柔性树脂复合材料，其原料包括树脂基体与无机填料，所述无机填料为一维微纳米填料、二维微纳米填料以及微纳米颗粒，所述无机填料占复合材料质量的0.5％-85％，所述一维微纳米填料占填料质量的1％-80％，所述二维微纳米填料占填料质量的0.5％-30％，所述微纳米颗粒占填料质量的5％-85％。

在其中一些实施例中，所述无机填料占复合材料质量的40％-85％。

在其中一些实施例中，所述一维微纳米填料占填料质量的20％-60％，所述二维微纳米填料占填料质量的5％-30％，所述微纳米颗粒占填料质量的20％-50％。

在其中一些实施例中，所述一维微纳米填料为铁电陶瓷、高介电陶瓷、绝缘氧化物、半导体氧化物、碳纳米管、金属纳米线中的一种或几种。

在其中一些实施例中，所述铁电陶瓷和高介电陶瓷为钛酸钡纳米纤维、钛酸钡纳米线、钛酸铜钙纳米纤维、钛酸铜钙纳米线、钛酸锶纳米纤维、钛酸锶纳米线、钛酸锶钡纳米纤维、钛酸锶钡纳米线、钛酸钙纳米纤维、钛酸钙纳米线、钛酸钙钡纳米线、钛酸钙钡纳米纤维、锆钛酸铅纳米纤维、钛酸铅纳米纤维、钛酸铅纳米线、钛酸铅纳米纤维中的一种或几种。

在其中一些实施例中，所述绝缘氧化物为氧化铝纳米纤维、氧化铝纳米线、氮化硼纳米管、氮化硼纳米线、氮化硅纳米线、二氧化硅纳米线、氮化铝纳米线中的一种或几种。

在其中一些实施例中，所述半导体氧化物为二氧化钛纳米纤维、二氧化钛纳米线、碳化硅纳米线、氧化亚铜纳米线、氧化铜纳米线、二氧化锰纳米线、氧化镍纳米线、氧化锌纳米线、氧化锡纳米线、氧化钨纳米线、氧化锆纳米线、氧化铁纳米线、氧化亚铁纳米线中的一种或几种。

在其中一些实施例中，所述金属纳米线为纳米金、纳米银、纳米铜、纳米铁、纳米铝、纳米硅、纳米镍、纳米钛、纳米钨、纳米铟、纳米锡、纳米钴中的一种或几种。

在其中一些实施例中，所述纳米纤维和纳米线的直径为20纳米-1000纳米，长度为100纳米-100微米。