碳化钛-PVDF纳米复合材料的制备及性能研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

“材料”在人类和社会发展的进程中一直扮演着重要的角色。然而，随着科学技术的不断发展，对材料性能的要求也越来越高。传统的材料不能再满足人类与社会的需求。但是，目前完全开发出一种新型的材料技术难度大、开发周期长。因此，为了满足新的要求，将两种或两种以上不同性质的材料进行复合是开发和研究新材料的有效手段。根据复合材料中基体的不同可以把复合材料分为金属基复合材料、陶瓷基复合材料、碳基复合材料和聚合物基复合材料。聚合物基复合材料是将各种功能介质材料与高分子材料通过一定制备工艺结合在一起形成的多相复合材料。因其具有轻的质量、较高的强度、易于加工等多方面的优异性能，近年来受到广泛的关注。

高介电聚合物复合材料在电子与电力工程技术方面的应用非常广泛，近些年聚合物基复合材料曾为研究的热点。高介电常数的材料意味着具有很好的储存电能和均匀电场的性能, 可更好地应用于小体积、大容量的微型电容器、电子计算机记忆元件、热敏电阻等器件中。

目前，提高聚合物基复合材料介电性能的方法主要有两种，一种为陶瓷填充聚合物基复合材料，另一种就是在聚合物基体重添加适量导电调料来提高复合材料的介电性能，导电填料主要有石墨烯、碳纳米管、炭黑、石墨、金属粉末或纤维等。虽然陶瓷电介质具有很高的介电常数, 却具有成型温度高、易脆等缺点, 使其应用受到限制。聚合物具有良好的力学性能、优良的冲击性能、良好的电绝缘性、低介电损耗、优越的加工性能以及低成本等优势, 然而, 其介电常数低。因此, 将陶瓷介电体或导电微粒同聚合物复合, 所制备的聚合物基介电材料具有高介电常数、低介电损耗、力学性能好、成型加工容易等特点, 在很多应用场合有逐步取代陶瓷介电材料的趋势。这类高介电常数高分子电介质已成为当今高新技术的支撑材料, 具有非常广泛的应用前景和重要的用途, 目前引起广泛的研究、关注和竞相开发。

2. 研究的基本内容与方案

近几十年来，信息技术的飞速发展使得电子器件向“微、小、轻”的方向迈进，在此背景下，一种新型的能够对无源元件进行嵌入封装的嵌入式无源元件技术应运而生。这项技术将印刷电路板的设计从平面引向立体。通过将该技术与微孔技术相结合，可以将绝大多数目前采用表面贴装工艺在印刷电路板表面进行封装的电容、电感、电阻等元件嵌入到印刷电路板内部。但这也同时导致了对高性能的介电材料的需求更加迫切，如何在保持电子元件微型化和集成化的同时兼顾其性能成为目前该领域最重要的课题之一。目前，传统的单纯仅靠一种材料的电容器、电介质已显示出诸多缺陷，已经不能满足现代科技的要求。因此，通过材料的复合效应，利用各单相材料各自的优点，制备具有高介电常数、机械性能好的聚合物基介电材料是解决以上问题的重要途径。

本研究通过hf将ti₃alc₂中的al原子剥离得到ti₃c₂。以pvdf为基体，利用溶液共混、热压成型的方法制备ti₃c₂-pvdf纳米复合材料。

ti₃c₂制备：首先室温下将ti₃alc₂粉末浸泡在50%的氢氟酸溶液中2 h，经超声波处理得到悬浮液，然后离心悬浮液并用去离子水反复清洗至溶液为中性，最终离心得到的沉淀物即为ti3c2tx，含铝元素的ti₃alc₂相与hf反应生成二维的ti₃c₂的反应可以分为两步。实验中可以改变氢氟酸溶液浓度和浸泡时间或改用nh₄hf₂腐蚀ti₃alc₂探究得到的ti₃c₂的性能。

3. 研究计划与安排

1-2周：查阅文献

3-4周：拟定大致实验流程，撰写开题报告；

5-13周：进行优化试验，开展实验工作；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]尚继武,张以河,吕凤柱.高介电常数聚合物基复合材料研究进展.材料工程, 2012, 5:87-90.

[2]周文英,左晶,任文娥.高介电常数高分子复合材料的研究进展.中国塑料, 2010, 24(2)：6-9.

[3]孙丹丹,胡前库,李正阳. 新型二维晶体mxene的研究进展. 人工晶体学报, 2014,43(11):2950-2956.