【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低聚介电材料及其电容器
本公开一般地涉及电路的无源组件，并且更特别地涉及复合有机化合物以及基于该材料且旨在用于能量储存的电容器。
技术介绍
电容器是一种无源电子组件，其用于以静电场的形式储存能量并且包括由介电层隔开的一对电极。当两个电极之间存在电势差时，介电层中存在电场。理想电容器的特征在于单一恒定的电容值，电容是每个电极上的电荷与它们之间的电势差之比。对于高电压应用，必须使用大得多的电容器。介电材料的一个重要特征是其击穿场。这对应于所述材料遭受灾难性故障并在电极之间导电时的电场强度的值。对于大多数电容器几何形状，电介质中的电场可以通过将两个电极之间的电压除以电极之间的间距(其通常为介电层的厚度)来估算。由于厚度通常是恒定的，因此更通常的是指击穿电压，而不是击穿场。存在许多可以大幅降低击穿电压的因素。特别地，导电电极的几何形状是影响电容器应用的击穿电压的重要因素。特别地，尖锐的边缘或尖端极大地增加局部电场强度并且可能导致局部击穿。一旦在任意点处开始局部击穿，击穿就将迅速“追踪”穿过介电层直到其到达相对电极并引起短路。介电层的击穿通常如下发生。电场的强度变得足够高以将电子从介电材料的原子中“拉出”，并使它们将电流从一个电极传导至另一个电极。如在半导体器件中观察到的，电介质中的杂质的存在或介电结构的缺陷可能导致雪崩击穿。介电材料的另一个重要特征是其介电常数。不同类型的介电材料被用于电容器并且包括不同种类的陶瓷、聚合物膜、纸和电解电容器。最广泛使用的聚合物膜材料是聚丙烯和聚酯。在保持高电阻率的同时提...
【技术保护点】
1.一种根据下式的meta介电复合低聚有机材料：/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171215 US 15/844,3641.一种根据下式的meta介电复合低聚有机材料：
其中C为具有共轭的重键与单键的体系的直链低聚可极化核，其中所述直链低聚可极化核拥有至少两个具有不同电子亲合势的不同单体，并且所述不同单体被定位在所述直链低聚可极化核内使得存在电子亲合势梯度，以及
存在附接至所述直链低聚可极化核的至少一个电子供体基团或富电子单体D，
存在附接至所述直链低聚可极化核的至少一个电子受体基团或贫电子单体A，
p’和q’分别表示存在的电子供体基团或富电子单体以及电子受体基团或贫电子单体的数量，并且为大于零的任意整数，
以及至少一个电阻绝缘基团在任意位置处共价附接至分子结构。
2.根据权利要求1所述的meta介电复合低聚有机材料，满足式
其中线性低聚可极化核包括复数个通过L1至Ln-1彼此连接的环状单体C1至Cn，所述L1至Ln-1各自表示独立选择的连接基团使得存在单键与重键的共轭体系，
至少一个电子供体基团或富电子单体D附接至线性可极化核的电子更致密端上的末端环状单体，
至少一个吸电子基团或贫电子单体A附接至线性可极化核的电子较不致密端上的末端环状单体，
R为电阻绝缘基团位置并且至少一个电阻绝缘基团在所述电阻绝缘基团位置中的一者处结合至所述材料。
3.根据权利要求1所述的meta介电复合低聚有机材料，其中所有电阻绝缘基团独立地选自非芳族碳环和非芳族杂环。
4.根据权利要求1所述的meta介电复合低聚有机材料，其中A的每个实例独立地选自-NO2、-CHO、-CRO、-SO3H、-SO3R、SO2NH2、-SO2NHR、-SO2NR’R”、-COOH、-COOR、-CONH2、-CONHR、-CONR’R”、-CF3、-CCl3、-CN、喹喔啉、苯并噻吩、2,1,3-苯并噻二唑、二氟苯并噻二唑、噻吩并吡嗪、甲基噻吩并噻二唑、苯并双噻二唑、噻二唑并噻吩并吡嗪、噻二唑并喹喔啉和苯并三唑；
其中D的每个实例独立地选自-NH2、-NHR、-NR2、-OH、-OR、-NHCOR、-OCOR、烷基、-C6H5、乙烯基、噻吩、3,4-亚乙基二氧噻吩、二噻吩并噻吩、吡咯、二甲基化二噻吩并噻咯、二噻吩并吡咯和咔唑；以及
其中R和R’以及R”为独立地选自包括下列的基团：氢、烷基、烯丙基、苄基、未经取代的苯基、经取代的苯基和芳基。
5.根据权利要求1所述的meta介电复合低聚有机材料，满足式1至38中的任一者：
其中R和R’在所有情况下能够独立地为任意绝缘电阻基团，优选为烷基、环烷基或芳基。
6.根据权利要求1所述的复合低聚有机材料，其中绝缘电阻基团独立地选自饱和烃、饱和卤代烃、部分卤代烃、芳基链和环烷基、以及X-RR’R”；其中X选自C、O、N和S，以及R、R’和R”独立地选自H和C5-50，其中当X的化合价需要时R’和R”不存在，其中R、R’和R”中的一者或更多者为C5-50。
7.根据权利要求2所述的复合低聚有机材料，其中L1至Ln-1的键各自独立地选自单键、双键、-C＝C-、-C＝N-、-N＝N-和乙炔。
8.一种meta介电膜材料，至少包含呈膜的形式的根据权利要求1所述的材料。
9.一种meta电容器，包括：
第一电极，
第二电极，
和夹在所述第一电极与所述第二电极之间的权利要求8中所述的类型的meta介电膜。
10.一种根据下式的meta介电复合低聚有机材料：
其中C为具有共轭的重键与单键的体系的直链低聚可极化核，其中所述直链低聚可极化核拥有至少两个具有不同电子亲合势的不同单体，并且所述不同单体被定位在所述直链低聚可极化核内使得存在电子亲合势梯度；以及
存在在各位置处附接至所述直链低聚可极化核的至少一个电子供体基团或富电子单体D；
p’和q’分别表示存在的电子供体基团或富电子单体的数量，并且为大于零的任意整数，
以及至少一个电阻绝缘基团在任意位置处共价附接至分子结构。
11.根据权利要求10所述的meta介电复合低聚有机材料，满足式
其中所述线性低聚可极化核包括复数个通过L1至Ln-1彼此连接的环状单体C1至Cn，所述L1至Ln-1各自表示独立选择的连接基团使得存在单键与重键的共轭体系，
至少一个电子供体基团或富电子单体D在各位置处附接至线性可极化核的末端，
R为电阻绝缘基团位置并且至少一个电阻绝缘基团在所述电阻绝缘基团位置中的一者处结合至所述材料。
12.根据权利要求10所述的meta介电复合低聚有机材料，其中所有电阻绝缘基团独立地选自非芳族碳环和非芳族杂环。
13.根据权利要求10所述的meta介电复合低聚有机材料，其中D的每个实例独立地选自-NH2、-NHR、-NR2、-OH、-OR-、-NHCOR、-OCOR、烷基、-C6H5和乙烯基，或者选自噻吩、3,4-亚乙基二氧噻吩、二噻吩并噻吩、吡咯、二甲基化二噻吩并噻咯、二噻吩并吡咯、咔唑，以及
其中R和R’以及R”为独立地选自包括下列的基团：氢、烷基、烯丙基、苄基、未经取代的苯基、经取代的苯基和芳基。
14.根据权利要求10所述的meta介电复合低聚有机材料，满足式39至42中的任一者：
其中R和R’在所有情况下能够独立地为任意绝缘电阻基团，优选为烷基、环烷基或芳基。
15.根据权利要求10所述的复合低聚有机材料，其中绝缘电阻基团独立地选自饱和烃、饱和卤代烃、部分卤代烃、芳基链和环烷基、以及X-RR’R”；其中X选自C、O、N和S，以及R、R’和R”独立地选自H和C5-50，其中当X的化合价需要时R’和R”不存在，其中R、R’和R”中的一者或更多者为C5-50。
16.根据权利要求11所述的复合低聚有机材料，其中L1至Ln-1的键各自独立地选自单键、双键、-C＝C-、-C＝N-、-N＝N-和乙炔。
17.一种meta介电膜材料，至少包含呈膜的形式的根据权利要求10所述的材料。
18.一种meta电容器，包括：
第一电极，
第二电极，
和设置在所述第一电极与所述第二电极之间的权利要求17中所述的类型的meta介电膜。
19.一种聚合化合物，包括选自均聚物和共聚物的主链结构以及根据下式的meta介电结构：
其中C为具有共轭的重键与单键的体系的直链低聚可极化核，其中所述直链低聚可极化核拥有至少两个具有不同电子亲合势的不同单体，并且所述不同单体被定位在所述直链低聚可极化核内使得存在电子亲合势梯度，以及
存在附接至所述直链低聚可极化核的至少一个电子供体基团或富电子单体D，
存在附接至所述直链低聚可极化核的至少一个电子受体基团或贫电子单体A，
p’和q’分别表示存在的电子供体基团或富电子单体以及电子受体基团或贫电子单体的数量，并且为大于零的任意整数，以及至少一个电阻绝缘基团在任意位置处共价附接至分子结构。
20.根据权利要求19所述的聚合化合物，包括重复主链结构和根据下式的meta介电结构：
其中线性低聚可极化核包括复数个通过L1至Ln-1彼此连接的相似或不同的环状单体C1至Cn，所述L1至Ln-1各自独立地选自单键、双键、-C＝C-、-C＝N-、-N＝N-和乙炔，使得存在单键与重键的共轭体系，
至少一...
【专利技术属性】
技术研发人员：卡里纳·埃德，
申请(专利权)人：柯帕瑟特科学有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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