[发明专利]一种自修复介电复合材料及其制作方法

说明书

本发明公开了一种自修复介电复合材料及其制作方法，该自修复介电复合材料采用自修复线性聚氨酯、多壁碳纳米管、氧化石墨烯、和N,N‑二甲基甲酰胺制作而成。本发明的自修复介电复合材料不仅表现出优异的机械性能，还具有高介电常数和低介电损耗等优点，并能够在机械损伤后加热下实现高效率的自修复。

技术领域

本发明属于聚合物基复合材料领域，尤其涉及自修复介电复合材料及其制作方法。

背景技术

近年来，随着微电子集成与组装技术的飞速发展，电子电路向小型化、轻量化、高功率密度及高度集成化方向进化，这对于材料的电性能、热性能和机械性能等综合性能提出了更高的要求。根据以往研究发现，提高材料的介电常数一般是通过向聚合物掺杂无机陶瓷填料或者是无机导电材料。然而掺杂陶瓷填料需要大的填充量，这也就影响了聚合物的本质性能。故利用导电填料的掺杂量接近于复合材料导电的渗流阈值来增大介电常数这一机理，可以实现在低填充量增大复合材料的介电常数。对于材料在使用过程中不可避免的会出现机械损伤，这会导致材料的性能下降，缩短其使用寿命。当复合材料的聚合物基底被赋予自修复性能，设计一种可修复的高介电低损耗的复合材料，即材料在受到机械损伤后能通过自修复来恢复其原始性能，这便可以解决了上述问题。

2013年，上海交通大学江平开课题组设计了一种简单有效的方法制备高介电性能的GO-e-CNT-PU纳米复合材料用于能量存储。详见现有技术“Chao Wu,Xingyi Huang,Pingkai Jiang et al.Graphene oxide-encapsulated carbon nanotube hybrids forhigh dielectric performance nanocomposites with enhanced energy storagedensity.Nanoscale,2013,5,3847-3855.”

2014年，北京化工大学田明课题组利用简单有效的热压原位还原法制备了高介电常数低介电损耗的，且在低电场下驱动应变增高的TRG/TPU复合材料。详见现有技术“Suting Liu,Ming Tian,et al.High performance dielectric elastomers bypartially reduced graphene oxide and disruption of hydrogen bonding ofpolyurethanes.Polymer,2014,DOI:10.1016/j.polymer.2014.11.012.”

2016年，北京航空航天大学张佐光课题组设计了一种连续导电层(CNT-PVDF)夹于两个绝缘层的“三明治”结构的高介电聚合物复合材料。详见现有技术“Zhenchong Zhang,Yizhuo Gu,Zuoguang Zhang et al.Enhanced dielectric and mechanical propertiesin chlorine-doped continuous CNT sheet reinforced sandwich polyvinylidenefluoride film.Carbon,2016,DOI:10.1016/j.carbon.2016.05.068.”

2016年，宾夕法尼亚大学Qing Wang课题组设计了一种基于氢键超分子聚合物和表面改性的氮化硼介电复合材料，能够在机械损伤后恢复其各种性能。详见现有技术“Lixin Xing,Qi Li,Qing Wang et al.Self-Healable Polymer NanocompositesCapable of Simultaneously Recovering Multiple Functionalities.Adv.Funct.Mater.2016,26,3524-3531.”

虽然上述技术都表明在提高聚合物基复合材料的介电常数方面都取得了一定的进展，但对于降低填充物含量以及在机械损伤后实现多功能自修复仍是当前所面临的挑战。

发明内容