摘 要

本论文采用混合、挤压、压延和热压的工艺制备陶瓷填充聚合物基复合材料。其中陶瓷填料选用固相法合成的复合钙钛矿型微波介质陶瓷Ba(Mg_1/3Nb_2/3)O₃ (BMN)，以聚四氟乙烯(PTFE)为聚合物基体。主要研究使用多巴胺作为表面改性剂对陶瓷填料进行表面改性，进而探讨其对BMN/PTFE复合材料物相结构、微观形貌和介电性能的影响。在此基础上，以改性用的多巴胺含量和改性的温度为变量，寻求多巴胺改性陶瓷的最佳改性用量和改性温度。

研究结果表明：多巴胺含量的变化对复合材料的显微形貌与性能有一定的影响，随着多巴胺含量的增加，介电常数变化不大，稍有波动，但介电损耗值呈先减小后增大的趋势，在含量为1%时介电损耗值达到最小；结合复合材料的断面扫描图，在含量为1%时材料最致密。分析可得，在多巴胺改性含量为1%时，改性效果最佳。并在此基础上，选改性用多巴胺的含量为1%，探讨改性温度对改性效果的影响，研究发现，随着改性温度的增加，在实验温度(20℃、30℃、40℃、50℃、60℃)范围内，介电常数与介电损耗值均无大的变化。

关键词：多巴胺；表面改性；微波介质复合材料；介电性能

Abstract

This paper prepares ceramic-filled polymer matrix composites by the method of mixture, extrusion, calender and pressing. The ceramic particle is complex perovskite microwave dielectric ceramics named Ba(Mg_1/3Nb_2/3)O₃ (BMN), and the polymer matrix is Polytetrafluoroethylene(PTFE). This paper mainly researches how Dopamine modify the surface of ceramic particle, and then discusses how the surface modification affect the phase structure, micro structure and dielectric property of BMN/PTFE microwave dielectric composite material. On the basis of this, taking the proportion of Dopamine and the temperature of modification as variable to explore the best proportion of Dopamine and temperature of modification.

The research result: The different proportion of Dopamine has some modification effect to the dielectric property and microscopic morphology of BMN/PTFE microwave dielectric material, with the increase of Dopamine ingredient, the dielectric constant is not changed almost and the dielectric loss declines at the beginning and then improves, the lowest dielectric loss turns as the proportion of Dopamine is 1wt%; Combined with the SEM of composite, the most dense material is at the proportion of 1%.It can concludes that the proportion of 1% Dopamine has the best effect of surface modification. According to the result,we choose the proportion of 1% to discuss the influence of modification temperature, the result shows that both the dielectric loss and the dielectric property have little change at the rang of experiment temperature (20℃、30℃、40℃、50℃、60℃).

Key Words：Dopamine; surface modification; microwave dielectric composite material; dielectric property

目 录

摘要……………………………………………………………………………………I

Abstract………………………………………………………………………...…..…II

第1章 绪论…………………………………………………………………………...1

1.1引言 1

1.2微波介质复合材料介电机理 1

1.3微波介质复合材料 2

1.3.1微波介质复合材料研究概况 2

1.3.2聚合物基体 3

1.3.3微波介质陶瓷 3

1.3.4表面改性 4

1.4本文研究的目的意义及内容 5

第2章 实验原料的选择、制备与测试……………………………………………...6

2.1实验原料的选择 6

2.1.1聚合物基体材料的选择 6

2.1.2陶瓷填料的选择 6

2.1.3改性剂的选择 7

2.2 实验仪器 7

2.3 BMN/PTFE复合材料的制备 8

2.3.1 对BMN粉体进行表面改性 8

2.3.2 制备PTFE/BMN复合介质板 9

2.3.3复合介质板测试前的预处理 9

2.4测试和表征 9

2.4.1 材料的结构表征 9

2.4.2微波介质板的介电性能测试 10

第3章 不同多巴胺含量和改性温度对表面改性的影响…………………….……11

3.1不同多巴胺含量对表面改性的影响 11

3.1.1对结构的影响 11

3.1.2对介电性能的影响 14

3.2改性温度对表面改性的影响 15

第4章 结论与展望………………………………………………………………….16

4.1 结论 16

4.2展望 16

参考文献……………………………………………………………………………..17

致 谢…………………………………………………………………………………18

第1章 绪论

1.1 引言

当今的时代是信息的时代，信息技术对社会国家的发展有着十分重要的作用。从20世纪80年代以来， 随着全球的信息资源日趋一体化，在信息数字化技术和信息处理技术快速发展的驱动下，小型化、集成化和低成本化成为移动通信、移动终端和各种信息元器件的发展方向。而微波介质陶瓷，具有优异的介电性能，逐渐成为许多新型电子元器件的重要关键基础材料，在我国的发展中占有十分重要的战略地位。

微波介质陶瓷在微波频段具有优良的介电性能，从而成为信息功能陶瓷材料研究领域的一个热点。同时微波介质陶瓷元器件还有体积小、可靠性高等优点^[1-3]。但是陶瓷材料具有较大的脆性，这就导致了材料的加工困难，某些力学性能也变得较差，促使人们寻找改进的方法。同时，多种聚合物的力学、电学和加工性能良好，广泛被使用到微波的通信材料中，比如微波介质基板、微波介质天线、介质滤波器等都有应用。但是聚合物本身的结构特点致使其介电常数一般较小，极大的限制了其使用范围。 如果能够使得微波介质材料既具有优良的介电性能，又有加工和力学性能，那么就能符合应用的需求，促进信息技术的发展。经研究发现，通过以聚合物为基体，微波介电性能好的陶瓷颗粒作为填料，采取合适的复合材料加工制备工艺，可以得到拥有较高的介电性能及良好的力学性能和加工性能的微波介质复合材料，从而满足应用的要求。

1.2 微波介质复合材料相关理论

微波介质材料的好坏取决于介电性能的优劣。而评判材料介电性能的标准就是就是介电损耗和介电常数这两个参数。所以要获得性能优异的微波介质复合材料，我们必须弄清楚影响这两个参数的因素和原理。

（1）介电常数