分子量对α相聚偏氟乙烯介电性能与储能特性的影响

０ 引 言
Ｐ ＶＤ Ｆ基含 氟 聚 合 物 因 其 优 异 的压 电 性 能［ １ ］ 、 热 释 电性 能ｌ ２ 和 铁 电性能 ｌ ３ 成 为科 学 界 和工 程界 研 究 的
备器 在 洁净 的抛 光 石 英 基 板 上 制备 １层 液 膜 ， 将 覆 有
液膜 的石英 基 板 置 于 ６ Ｏ ℃的 电热 板 上 ６ ０ ｍｉ ｎ烘 干 ， 随 后在 ２ ０ ０。 Ｃ退 火 １ ０ ｍｉ ｎ ， 室 温下 自然 冷却 ， 将 固态 膜
摘 要 ： 制备 了 ４种 不 同分 子 量的 ａ相 聚偏 氟 乙烯 （ Ｐ ＶＤ Ｆ ） 膜， 研 究 了Ｐ ＶＤ Ｆ分 子量 对 其介 电性 能 与储 能特 性
的影 响 。研 究 结果表 明 ， 低分 子 量 Ｐ ＶＤ Ｆ膜 具 有更 窄 的 电滞 回线 ， 其 充放 电效 率达 到 了 ７ ３ ． Ｏ ５ ， 是 高分 子 量薄膜
（ １ ． 电子科 技 大学 光 电信 息学 院 ， 电子 薄膜 与集 成器 件 国家重 点实 验室 ， 成都 ６ １ ０ ０ ５ ４ ；
２ ． 成 都信 息工 程 大学 光 电技术 学 院 ， 成都 ６ １ ０ ２ ２ ５ ； ３ ． 重庆 文理 学 院 新 型储 能器 件 及应 用工 程研 究 中心 ， 重庆 ４ ０ ２ １ ６ ０ ）
关键词： 相对 介 电常 数 ； 充放 电效 率 ； 漏 导 电流 ； 电 阻率
中 图 分 类 号 ： ＴＭ２ １ ５ ． ３ ； Ｏ４ ８ ７ 文献 标识 码 ： Ａ ＤＯ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ Ｉ － ９ ７ ３ １ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ６ ． ０ ０ ４
材
文章编 号 ： １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ６ — ０ ６ ０ １ ８ — ０ ５
料
２ ０ １ ７ 年第６ 期（ ４ ８ ） 卷
分子量对 Ｏ Ｌ 相 聚偏 氟 乙烯 介 电性 能 与储 能 特 性 的 影 响
赵 月涛 ， 陈 燕 ， 周 榆 久 ， 杨 文耀 。 ， 徐 建 华
的２ ． ２ ７倍 。 进 一 步 的 研 究 发 现 ， 在 １ ０ ０ ０ ｋ Ｖ／ ｅ ａ 电场 下 ， ｒ 低 分子 量 Ｐ ＶＤ Ｆ 膜 的 漏 导 电流 为 ０ ． ０ ７ １ ７ ５ Ａ， 远低 于 高 分子 量 Ｐ ＶＤ Ｆ膜 ， 并体 现 出较 高的 电 阻率（ ２ ２ ． ７ ＴＱ ・ ｍ） ， 更适 合作 为储 能 电容 器的 电介质 材料 。
不 同分 子量 Ｐ ＶＤ Ｆ膜 的单 向 电滞 回线 ， 并 计 算 了不 同 分子 量 Ｐ ＶＤＦ 膜 的 充 放 电 效 率 ； 研 究 了 分 子 量 对 Ｐ ＶＤ Ｆ膜漏 导 电 流及 电 阻率 的影 响 ， 并 对 相 关 机 理 进
从 石英 基板 剥离 获得 ７ ～ ９肚 ｍ厚 的 Ｐ ＶＤ Ｆ膜 。
热点 ， 这类 材 料还 具有 介 电常数 高 、 损耗 低 和 耐 电压好 等优 点 ， 是 一 种 很 有 潜 力 的 有 机 薄 膜 电 容 器 介 质 材 料 。 ］ 。 目前 ， Ｐ ＶＤ Ｆ基含 氟聚 合物 储 能材 料 的研 究 热 点 主要 集 中于 Ｐ Ｖ ＤＦ基 共 聚 物 ］ 、 Ｐ ＶＤＦ基 三 元 共
聚物 ［ ６ 及 其混 合 物 ］ 。另外 ， 为 了获 得更 高 的储 能 密
为避免 污 染 和 加 热 过 程 中 Ｐ ＶＤＦ膜 表 面 温 度 变 化， 加 热时 电热 板 及 位 于其 上 的石 英 基 板 置 于 玻 璃 罩
中 。 为 了尽 量 减 小 湿 度 对 实 验 结 果 的 影 响 ， 每 次表 征 、
分别 蒸镀 了 １层正 对 面积 约为 １ ． ５ ｃ ｍ。的铝 电极 。
１ ． ２ 结 构 表 征
Ｐ ＶＤＦ样 品 的分 子量 通过 凝 胶 渗透 色谱 法 （ ＧＰ Ｃ ） 测定 ， ４ ０。 Ｃ的条 件 下 在 ＴＯＳ ＯＨ ＨＬ Ｃ 一 ８ ３ ２ ０ ＧＰ Ｃ凝 胶
测 试前 样 品都要 放 在装 有硅胶 干 燥剂 的 干燥 器 中干 燥
至少 ２ ４ ｈ 。在 进 行 电 性 能 测 试 前 ， Ｐ ＶＤ Ｆ 膜 的 正 反 面
度 和充 放 电效 率 ， 也 有 学 者 使 用 退 火¨ １ 、 辐 照［ １ １ ］ 和 枝 接＿ 】 。 等 物理 和 化 学方 法 对 Ｐ ＶＤ Ｆ基 含 氟 聚 合 物 进 行
射线衍分 别 为
Ｐｅ ｒ ｋ ｉ ｎ Ｅｌ ｍｅ ｒ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｕ ｍ ４ ０ ０ 和 ＰＡＮａ ｌ ｙ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｘ ’ Ｐｅ ｒ ｔ
Ｐ ｒ ｏ 。膜厚 由 Ｆ ｉ ｓ ｃ ｈ ｅ ｒ ＤＵＡＬ Ｓ ＣＯ Ｐ Ｅ ＭＰ （ ） 磁 感 应 测 厚
改 性处 理 。但 是 ， 目前 还 很 缺 乏关 于 Ｐ ＶＤＦ组 成 和 本 征 结构 对材 料 性能 影 响 的 研究 ， 尤其 是 Ｐ ＶＤＦ本 征 特 性（ 如 分子 量 、 结 晶度 、 晶型 等） 对 其介 电性 能 与 储 能特 性 的影 响 。 本文 从研 究 材料组 成 和本 征结 构对 其性 能 影 响 的
渗透 色谱 仪 中使 用 ＤＭＦ作 洗 脱 溶 剂 以 ０ ． ４ ｍＬ ／ ｍｉ ｎ
的流 速测 定 。Ｐ ＶＤＦ膜 的 晶相 通 过红外 光 谱 （ Ｉ Ｒ） 和 Ｘ
角度 出发 ， 重 点研 究 了 Ｐ ＶＤ Ｆ分 子量 对 其 介 电性 能 与
储 能 特性 的影 响 。研 究 了 １ ０ ０ Ｈｚ ～１ ＭＨｚ频 率 范 围 内Ｐ ＶＤＦ分 子量 对其 介 电常数 和损 耗 的影 响 ； 测 试 了