1. 研究目的与意义（文献综述）

随着全球对能源消耗不断加大，高性能介电材料成为世界关注的热点。高性能介电材料具备高介电常数低损耗的特点，能广泛应用于埋入式电容元件、高能储存器、电缆、电活性物质等领域，解决当前面临的许多技术难题。传统的无机材料（如陶瓷）虽然介电性能突出，但不易加工、d_f值大;有机类介电材料具有良好的加工性能和柔韧性，但d_k值低。高介电聚合物基复合材料能够将无机材料和高聚物材料的优点结合起来，导电粒子填充的聚合物在一定条件下也可以形成性能优异的高介电材料^[1-3]。

石墨烯是由碳原子组成的六角型呈蜂巢晶格材料，单层石墨烯薄膜只有一个碳原子厚度，是目前已知的最薄的一种新材料，具有极高的比表面积、超强的导电性和强度以及透明度等优点。石墨烯同时具备透光性好、导热系数高、电子迁移率高、电阻率低、机械强度高等众多普通材料所不具备的性能，是未来最有前景的先进材料之一。与零维的金属导电颗粒及一维的碳纳米管相比，二维的石墨烯具有更大的长径比，在空间中更容易搭接形成逾渗透导电网络，因此更少的石墨烯用量即可制备得到高介电常数的纳米复合材料^[4]。将石墨烯与聚合物复合，利用其独特的结构和独特的物理性质，有望开发一类具有卓越介电性能的复合电介质材料^[5]。研究表明，石墨烯二维纳米片是一种制备高介电和高导热聚合物复合材料的优良填料^[6]。

石墨烯作为一种性能较优的导电填料对材料的介电性能影响巨大，但是其物理分散性不好，极大地阻碍了石墨烯改性聚合物基高介电复合材料的发展^[7]。通过对石墨烯进行功能化改性修饰可以有效提高聚合物基复合材料的介电性能。聚偏氯乙烯-六氟丙烯（pvdf-hfp）具有良好的物理性质和化学稳定性。本课题利用合成的功能化石墨烯和十三氟辛基三甲氧基硅烷作改性材料，以pvdf-hfp为主要基体，构造众多微电容器。通过对石墨烯和十三氟辛基三甲氧基硅烷进行修饰改性并调节配比，找到渗流阈值，得到高介电聚合物基复合材料，制备成薄膜，并研究其性能^[8-10]。其原理如下：复合材料的渗流阈值取决于导电填料的尺寸和形状，因此氧化石墨烯以其纳米级别的尺寸和高的长径比，大大降低了复合材料的渗流阈值。经过改性后的功能化石墨烯，片层上的官能团使其不易堆叠和团聚，因而扩大了石墨烯片层的层间距。相对增大的层间距使其物理分散性能得到改善，有利于石墨烯在聚合物基体中的均匀分散，从而提高了复合材料的相对介电常数，降低了材料的介电损耗。较高的相对介电常数可以使其在电容器、电致动中提高电荷的储存能力和响应速度；较低的介电损耗可以有效节约能源，减少电子器件的损耗，对实际应用具有重要意义^[11-14]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：用改进的hummer法制备氧化石墨烯，并用十三氟辛基三甲氧基硅烷作改性材料对氧化石墨烯通过表面修饰改性，然后与pvdf-hfp基体材料制成不同配比的柔性膜。

材料表征：利用hrtem、ft-ir、xrd、tg、sem以及介电频谱等测试方法对所制备的聚合物基复合膜进行表征，得到柔性膜的物相、显微结构和介电性能。

3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅查阅不少于15篇的参考文献（其中近5年英文文献不少于3篇），确定具体实验路线，准备实验原料以及仪器和设备，确定实验方案，完成开题报告；

第4-9周:合成石墨烯，并做氨基改性处理，合成纳米sio2，将其与p（vdf-hfp）均匀分散在dmf溶液中，流延成膜，制备p（vdf-hfp）基纳米复合材料。

第9-12周: 采用hrtem、ft-ir、xrd、tg、sem等测试技术对复合材料的物相、显微结构、介电性能进行测试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]许博皓,杨会歌,陈金周. 功能性石墨烯改善聚合物介电性能的研究进展[j].包装工程,2017,(01):7-12.

[2]冯奇,李梦凯,唐海通,王晓东,高忠民,孟繁玲. 石墨烯/聚乙烯醇/聚偏氟乙烯基纳米复合薄膜的介电性能[j].物理学报,2016,(18):303-312.

[3]游峰,王东瑞. 高介电性能石墨烯/聚合物纳米复合材料研究进展[j].高分子学报,2014,(07):878-884.