本发明专利技术公开一种耐高温聚合物电介质薄膜材料及薄膜电容器，所述聚合物电介质薄膜材料，其包括附着于衬底表面的第一聚合物薄膜和第二聚合物薄膜以及分布第一聚合物薄膜和第二聚合物薄膜之间的金属颗粒阵列层。金属颗粒以阵列形式均匀分散在第一聚合物与第二聚合物之间，第一聚合物和第二聚合物间联通或部分联通。与传统上简单将金属颗粒分散在聚合物中所制备的聚合物复合材料不同，本发明专利技术结构所制备的聚合物电介质材料显著提升常温及高温击穿强度；同时实现了提升介电常数且保持低介电损耗的效果，从而能够保证具有该类聚合物基薄膜材料的覆铜板材料可广泛应用于电子封装基板领域。板领域。板领域。
【技术实现步骤摘要】
一种耐高温聚合物电介质薄膜材料及薄膜电容器
[0001]本专利技术属于聚合物电介质材料
，具体来讲，涉及一种一种耐高温聚合物电介质薄膜材料及薄膜电容器。
技术介绍
[0002]21世纪，开发利用新能源与寻求新的节能技术是应对能源危机和环境压力的有效手段。清洁的可再生能源是取代传统化石燃料的首选，如太阳能、风能和地热能等。但是这些可再生资源具有间歇性和不可控性，因此需要将其进行收集，储存和转换。与超级电容器和电池等各种电存储装置相比，介电储能电容器可在极短的时间内(微秒级)释放储存的能量，产生大的功率脉冲。这使其在脉冲功率系统中的应用成为可能，如医疗除颤器、横向激励的大气激光器和先进的电磁系统，尤其是在混合动力汽车(HEV)、并网光伏发电和风力发电机等方面，介电储能电容器具有广阔的应用前景。但是，在实际应用中往往是高功率、大电流和高温工作条件，如混合动力汽车逆变器中的电容器工作温度为140℃，地下油气勘探中甚至达250℃以上。因此，迫切需要开发出适应高温介电储能电容器应用的具有高储能密度和耐高温工作能力的电介质材料。目前商用的介电储能电容器通常采用双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)作为介质材料，但BOPP可承受的工作温度在85℃以下。另外，在高电场/高温工作条件下，聚合物基电介质材料具有较高的电导损耗，且随着温度和电场的升高而急剧增加，最终导致储能密度和储能效率大幅度下降，无法满足实际应用需求。为降低商用介电储能电容器工作时的环境温度，常规解决方法是引入冷却系统来保障其正常工作，然而冷却系统的存在无疑增加了动力系统的质量和体积，无法满足轻量化和微型化的发展要求，并降低了燃料使用效率。因此，研发制备具有高储能密度且具有高温高场稳定性的聚合物基电介质材料具有非常重要的意义。
技术实现思路
[0003]为解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种涂膜
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烧结
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嵌入金属颗粒阵列
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涂膜
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烧结的聚合物电介质薄膜制备方法，该方法直接将聚合物分散液涂于金属衬底或玻璃衬底上，进行第一次烧结，接着通过物理气相沉积或化学气相沉积在第一层聚合物表面沉积一层金属颗粒阵列，然后在表面覆有金属颗粒阵列的聚合物表面进行第二次涂膜，最后进行第二次烧结，实现了耐高温聚合物电介质薄膜的制备。同时，聚合物薄膜内部金属颗粒阵列嵌入，使得该聚合物电介质薄膜材料不管在常温下还是高温下都具有更高的击穿强度和储能密度、更低的介电损耗，与金属基底间更大的结合力以及更大的厚度范围。
[0004]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种聚合物电介质薄膜材料的制备方法，其包括以下步骤：
[0006]1)将第一聚合物分散液涂膜于衬底表面；
[0007]2)烘干、烧结制成表面具有聚合物薄膜的衬底。
[0008]3)采用物理气相沉积或化学气相沉积的方式，将纳米金属颗粒分散于第一聚合物
薄膜表面，获得具有金属颗粒阵列的聚合物薄膜表面；
[0009]4)将第二聚合物分散液涂膜于具有金属颗粒阵列的聚合物薄膜表面；
[0010]5)烘干、烧结制成内部嵌入金属颗粒阵列的聚合物电介质薄膜材料。
[0011]本专利技术另一个方面提供了一种聚合物电介质薄膜材料，其包括附着于衬底表面的第一聚合物薄膜和第二聚合物薄膜以及分布第一聚合物薄膜和第二聚合物薄膜之间的金属颗粒阵列层。
[0012]进一步地，所述聚合物电介质薄膜材料通过上述方法制备。
[0013]优选地，所述第一聚合物薄膜与衬底之间不存在粘合剂或粘合层。
[0014]进一步地，所述第一聚合物薄膜和或第二聚合物薄膜的厚度独立地为0.1μm～50μm，优选为1μm
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30μm，例如5μm、10μm、15μm、20μm、25μm。
[0015]进一步地，所述第一聚合物分散液和或第二聚合物分散液中聚合物独立地选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏氟乙烯、芴聚酯、环氧树脂中的一种或多种组合。
[0016]进一步地，所述第一聚合物分散液和或第二聚合物分散液中聚合物为相同种类的聚合物或不同种类的聚合物。
[0017]进一步地，第一聚合物薄膜和第二聚合物薄膜中聚合物为相同种类的聚合物或不同种类的聚合物。
[0018]进一步地，所述第一聚合物分散液和或第二聚合物分散液的溶剂为水或有机溶剂、所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、丙酮、2
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丁酮、N,N
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二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、氯仿、四氢呋喃。
[0019]进一步地，所述聚合物分散液中聚聚合物浓度为10％～90％，优选为50％～70％，更优选为55％
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65％。
[0020]进一步地，所述聚合物分散液中聚合物的颗粒粒径为10nm～10μm。
[0021]进一步地，所述聚合物分散液pH值为4～11。
[0022]进一步地，所述衬底选自金属衬底或玻璃衬底。
[0023]进一步地，所述金属衬底为铜箔、铜板、铝箔、铝板、银箔、银板、镍箔、镍板、金箔、金板、铅箔、铅板、锌箔、锌板、锡箔、锡板、钴箔、钴板、钛箔、钛板中的任意一种或至少两种形成的合金箔。
[0024]进一步地，所述金属衬底的厚度为0.5μm～10cm。
[0025]进一步地，所述玻璃衬底为表面光滑或经表面防粘处理的玻璃。
[0026]进一步地，所述玻璃衬底的厚度为0.5mm～10cm。
[0027]进一步地，步骤1)和或4)中涂膜方法选自旋涂、喷涂或涂布的方法。
[0028]进一步地，所述旋涂的转速为10rad/min～10000rad/min，旋涂时间为10秒～10分钟；优选地，转速为100rad/min～5000rad/min，旋涂时间为10秒～60秒。
[0029]进一步地，所述喷涂的喷涂速率为1mL/min～10000mL/min，喷涂时间为1秒～100分钟；优选地，喷涂速率为10mL/min～1000mLmin，喷涂时间为1秒～60秒。
[0030]进一步地，所述涂布的涂膜速率为0.1m/min～50m/min，优选地，涂膜速率为0.2m/min～20m/min。
[0031]进一步地，烘干的温度为10℃～180℃，烧结温度为200℃～500℃，烧结时间为1分
钟～10小时。
[0032]进一步地，物理气相沉积技术为磁控溅射、离子束溅射、脉冲激光沉积、原子层沉积、真空蒸镀、电子束蒸镀和电弧等离子体镀中的至少一种；化学气相沉积的方法选自热化学气相沉积、低压化学气相沉积和等离子体化学气相沉积中的至少一种。
[0033]进一步地，所述磁控溅射条件为5mA～200mA，优选为10mA～120mA；溅射时间为5s～200s，优选为10s～100s。
[0034]进一步地，所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种聚合物电介质薄膜材料的其制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：1)将第一聚合物分散液涂膜于衬底表面；2)烘干、烧结制成表面具有聚合物薄膜的衬底。3)采用物理气相沉积或化学气相沉积的方式，将纳米金属颗粒分散于第一聚合物薄膜表面，获得具有金属颗粒阵列的聚合物薄膜表面；4)将第二聚合物分散液涂膜于具有金属颗粒阵列的聚合物薄膜表面；5)烘干、烧结制成内部嵌入金属颗粒阵列的聚合物电介质薄膜材料；优选地，所述第一聚合物薄膜与衬底之间不存在粘合剂或粘合层。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一聚合物分散液和或第二聚合物分散液中聚合物独立地选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏氟乙烯、芴聚酯、环氧树脂中的一种或多种组合；所述第一聚合物分散液和或第二聚合物分散液的溶剂为水或有机溶剂；优选地，所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、丙酮、2
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丁酮、N,N
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二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、氯仿、四氢呋喃；优选地，所述第一聚合物分散液和或第二聚合物分散液中聚合物为相同种类的聚合物或不同种类的聚合物。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一聚合物薄膜和或第二聚合物薄膜的厚度独立地为0.1μm～50μm，优选为1μm
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30μm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述衬底选自金属衬底或玻璃衬底；优选地，所述金属衬底为铜箔、铜板、铝箔、铝板、银箔、银板、镍箔、镍板、金箔、金板、铅箔、铅板、锌箔、锌板、锡箔、锡板、钴箔、钴板、钛箔、钛板中的任意一种或至少两种形成的合金箔。优选地，所述玻璃衬底为表面光滑或经表面防粘处理的玻璃；优选地，所述金属衬底的厚度为0.5μm～10cm；优选地，所述玻璃衬底的厚度为0.5mm～10cm。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)和4)中，涂...
【专利技术属性】
技术研发人员：于淑会，梁泽宇，罗遂斌，孙蓉，
申请(专利权)人：深圳先进电子材料国际创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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