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  近日，張建明、陳玉偉等研究者合作在復(fù)合材料領(lǐng)域TOP期刊Composites Science and Technology上發(fā)文提出了一種基于電場誘導(dǎo)偶極-偶極相互作用同時組裝導(dǎo)電和絕緣粒子在高分子基體中形成微納鏈狀結(jié)構(gòu)的策略，該法可以制備高介電常數(shù)、低介電損耗的高分子復(fù)合材料。在電場取向過程中，絕緣的BaTiO3粒子可以作為屏障巧妙地嵌入石墨粒子導(dǎo)電通路中（圖1），這種形態(tài)的形成對于平衡導(dǎo)電填料/聚合物復(fù)合材料的高介電常數(shù)和相對低的介電損耗起著重要作用。該策略通過介電泳力（圖1a1）將絕緣粒子直接組裝到導(dǎo)電粒子形成的通路中，制備過程簡便易操作，并且還可以防止填料粒子的團聚，所制備復(fù)合材料可用于人體運動監(jiān)測。

圖1. 取向與未取向三相復(fù)合材料的制備過程示意圖，(a) 交流電場下三相復(fù)合材料的自組裝過程示意圖，(a1) 取向排列的形成機理示意圖，(b) 三相取向的機理示意圖，(d) 未取向三相復(fù)合材料的示意圖，(c)和(e) 取向與未取向三相復(fù)合材料的掃描電鏡圖。

  取向后的三相復(fù)合膜的介電常數(shù)較未取向的復(fù)合膜由3.5提升至73.5(圖2)，而其介電損耗僅由0.1提升至0.19；該取向三相復(fù)合膜相比于純石墨的兩相復(fù)合膜而言，其介電常數(shù)雖然有所下降，但是兩相復(fù)合材料的介電損耗卻高達396(圖2f)，無法作為介電材料使用。綜上所述，取向后的石墨含量為2.5 wt%，鈦酸鋇含量為5.0 wt%的三相復(fù)合膜能夠具有較高的介電常數(shù)，而維持介電損耗在較低的水平，該三相復(fù)合膜的介電性能達到了較優(yōu)的狀態(tài)。其原因在于，絕緣鈦酸鋇粒子的存在能夠阻斷石墨導(dǎo)電通路的形成，降低漏電流所導(dǎo)致的介電損耗的提升。

圖2. (a)和(b)取向和未取向的三相復(fù)合材料介電常數(shù)隨頻率的變化曲線，（c）和(d) 取向和未取向的三相復(fù)合材料介電損耗隨頻率的變化曲線，石墨含量為 2.5 wt%，鈦酸鋇含量為 5.0 wt%的不同樣品在102 Hz下的(e)介電常數(shù)和(f)介電損耗。

  本項研究以“Inserting Insulating Barriers into Conductive Particle Channels: A New Paradigm for Fabricating Polymer Composites with High Dielectric Permittivity and Low Dielectric Loss”為題發(fā)表在Composites science and Technology（DOI: 10.1016/j.compscitech.2021.109070）上，通訊作者為張建明教授課題組青年學(xué)者陳玉偉老師，第一作者為青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院吳韋菲同學(xué)。此研究工作得到國家自然科學(xué)基金（51803103）、橡塑教育部/山東省重點實驗室橡塑重點實驗室開放基金（KF2020002）和江漢大學(xué)光電化學(xué)材料與器件教育部重點實驗室開放基金項目(JDGD-202001) 的支持。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2021.109070