[发明专利]一种负载异质颗粒的无机填料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机材料技术领域，更具体地，本发明涉及一种负载异质颗粒的无机填料及其制备方法。

背景技术

具有高充放电速度和高功率密度的介电电容器在电力系统、脉冲功率电源等方面扮演着重要角色。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，漏电流急剧增加。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。高储能密度聚合物复合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聚合物复合材料，目前通用的方法包括：第一、依据有效介质理论，在聚合物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。但是这种通过陶瓷的添加量来调控复合材料的介电特性的方法对于复合材料介电常数的提高仍然有限(一般介电常数＜50)，同时大量填料的引入必然导致大量缺陷，从而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，本发明提供了一种负载异质颗粒的无机填料及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明采取了以下技术方案：

一种负载异质颗粒的无机填料，所述无机填料由包括无机材料、以及有机酸金属盐为原料制备而得，所述无机材料和有机酸金属盐的质量比为1～10:1。

在其中一些实施例中，所述无机材料和有机酸金属盐的质量比为2.5～5:1。

在其中一些实施例中，所述无机材料的形状为纳米纤维、纳米线或颗粒。

在其中一些实施例中，所述纳米纤维或纳米线的尺寸为：直径20～1000纳米，长度100纳米～100微米。

在其中一些实施例中，所述颗粒的尺寸为：粒径100纳米～10微米。

在其中一些实施例中，所述有机酸金属盐为导电金属的有机酸盐，如：铜、铁、镍、镁、锌、银的葡萄糖酸盐、柠檬酸盐、和草酸盐的一种或几种。

在其中一些实施例中，所述无机材料为钛酸钡纳米纤维、钛酸钡纳米线、掺杂稀土元素的BaTiO₃纳米纤维和纳米线、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、铌酸钠钾纳米线、氧化锌纳米线、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、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、金属纳米线中的一种或几种。

在其中一些实施例中，所述金属纳米线为银、铜、铁、铝、硅、镍、钛、钨、锡纳米线中的一种或几种。

在其中一些实施例中，所述稀土元素为La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Ga、Dy、Er、和Lu中的一种或几种。

本发明还提供了上述负载异质颗粒的无机填料的制备方法，包括以下步骤：

第一步：将有机酸金属盐溶于溶剂中形成溶液，并将无机材料加入混合并充分搅拌；

第二步：加热至60～200℃将混合物中的溶剂挥发，然后持续加热至有机酸金属盐在无机材料表面热裂解、从而形成负载异质颗粒的无机填料。

在其中一些实施例中，步骤(2)中所述加热温度为60～180℃。

本发明的无机填料至少包含两种不同的材料，其中一种为无机材料，一种是金属或金属氧化物纳米颗粒，其中金属或金属氧化物纳米颗粒是通过热裂解有机酸金属盐的方法负载在无机材料的表面的。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的负载异质颗粒的无机填料结合陶瓷填料和导电相填料的优点，相比传统的陶瓷填料和导电相填料，该结构的无机填料能大幅提高聚合物复合材料的介电常数，同时能保证比较低的介电损耗。

附图说明

图1为本发明实施例4制得的负载纳米氧化镍的钛酸钡纤维无机填料的剖面结构图。

具体实施方式