實驗結果和分析
純(chún)環氧樹脂和BN/環氧(yǎng)樹脂複合材料的介電常數均隨著測試電場頻率的增加(jiā)而減小。在環(huán)氧樹脂中添加微、納米BN,會使複合材料的(de)介電常數降低,各(gè)試樣的介電常數從大到小依次為純環氧樹脂、表(biǎo)麵處理納米BN/環氧樹脂複合材料、微米(mǐ)BN/環氧樹脂複合材料、未處理(lǐ)納米BN/環氧樹脂(zhī)複合材料(liào)和微米BN/環氧樹脂複合材料的介(jiè)電常(cháng)數均隨(suí)著BN質量(liàng)分數(shù)的增加而減小。而表麵處理(lǐ)納米BN/環氧樹(shù)脂複合材料的(de)介電常數隨著BN質量(liàng)分數的增加而增大。
由於介電常數由材料內介質極化所決定,因此測試電場頻率對(duì)於(yú)材料的介電常數具有很(hěn)大(dà)的(de)影響。在頻率較低(dī)時,BN/環氧樹脂複合(hé)材料內的所有極化過程能跟得(dé)上電場的變化速率,極化與電場變化同步,因此所有極(jí)化都對介電常(cháng)數有貢獻。但在(zài)高頻時,因為電場(chǎng)變化太快以至於複合(hé)材料內部分極化過程跟不上電場變化(huà),首先是表麵極化過程,然後是取向極化(huà)過程,最(zuì)後是位移極化過程(chéng),從而使(shǐ)得極化對試樣介電常數的貢獻大幅下降。因此,隨著(zhe)電場(chǎng)頻率(lǜ)的增加,純環氧樹脂和BN/環氧樹脂(zhī)複合材料的介電(diàn)常數減小。而微米BN、未處理納米BN的添加會使得環氧樹脂複(fù)合材料介電常數隨(suí)頻率變化的幅度減小。
納米BN周圍的環氧高分子可分(fèn)為3層結構,第一層為鍵合層,環氧分子與BN表麵產生鍵合作用,該層環氧分子自由運(yùn)動(dòng)能力最差;第二層和第三層分(fèn)別為半固定層和自由運動層。當BN顆粒分布在環(huán)氧樹脂內部時,BN顆粒與聚合物之間(jiān)的界麵效應使高分子鏈段與(yǔ)BN顆粒表麵發(fā)生鍵合,在環境樹脂內部分子之間形成很強(qiáng)的相互作用區,限製了極性基(jī)團在電場下的轉向運動和在介質內部的輸運,從而使複合(hé)材料的介(jiè)電常數降低。由於這種對極性基團的限製(zhì),微米BN/環氧樹脂複合材料、未處理納米BN/環氧樹脂複合(hé)材料的極性基團難以隨著(zhe)電場變化(huà)轉向,所以微米BN/環氧樹脂複合材(cái)料、未處(chù)理納米BN/環氧(yǎng)樹脂複合材料的介電常數小於其他兩種試樣,且隨頻率變化的幅(fú)度也小於另外兩種試樣。