当前位置：
X-MOL 学术
›
Ind. Eng. Chem. Res.
›
论文详情
Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your
feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)
Insights into Synchronously Enhanced Dielectric Properties and Thermal Conductivity of β-SiCw/PVDF Nanocomposites by Building a Crystalline SiO2 Shell as an Interlayer
Industrial & Engineering Chemistry Research ( IF 3.8 ) Pub Date : 2022-05-25 , DOI: 10.1021/acs.iecr.2c01026 Dan Cao 1 , Wenying Zhou 1 , Min Zhang 2 , Guozheng Cao 1 , Yating Yang 1 , Guangheng Wang 1 , Dengfeng Liu 1 , Fuxin Chen 1
Industrial & Engineering Chemistry Research ( IF 3.8 ) Pub Date : 2022-05-25 , DOI: 10.1021/acs.iecr.2c01026 Dan Cao 1 , Wenying Zhou 1 , Min Zhang 2 , Guozheng Cao 1 , Yating Yang 1 , Guangheng Wang 1 , Dengfeng Liu 1 , Fuxin Chen 1
Affiliation
|
Polymeric nanocomposites possessing high dielectric constant (k) without an unacceptably large increase in dielectric loss (k″) and excellent thermal conductivity (TC) are extremely desirable in microelectronics. In this study, a crystalline SiO2 shell (silicon dioxide shell) was constructed on the surface of β-silicon carbide whiskers (β-SiCw, denoted as whisker-0) under air by high-temperature oxidation, and the obtained core–shell-structured β-SiCw@SiO2 whiskers (denoted as calcined whiskers) were composited with poly(vinylidene fluoride) (PVDF) to deliberately generate morphology-controllable high-k, low-loss, and high-TC nanocomposites. The results show that the calcined whisker/PVDF nanocomposites reveal extremely low k″ and conductivity in comparison to the whisker-0/PVDF analogues because the insulating SiO2 interlayer prevents direct contact among whisker-0 and therefore remarkably suppresses the long-range charge migration. In particular, both the loss and conductivity tend to regularly reduce with increasing thickness of the SiO2 shell while maintaining a high k. Simultaneously, the constructed crystalline SiO2 interlayer compatibilizes the whisker-0 filler with the PVDF matrix via hydrogen bonding while restraining the interfacial thermal resistance and facilitating phonon transport at interfaces, resulting in increased TC of the nanocomposites compared to amorphous SiO2-encapsulated whisker-0 counterparts. 50 wt % calcined whisker/PVDF nanocomposites have rather good dielectric performances such as a very low k″ of 0.08 (100 Hz) and a greatly improved TC of 2.41 W/m K, compared with 1957 and 2.1 W/m K for 50 wt % whisker-0/PVDF nanocomposites, respectively. The synchronous enhancement in both dielectric properties and TC makes the nanodielectrics show appealing prospective applications in microelectronic and electrical industries.
中文翻译：
通过构建结晶 SiO2 壳作为中间层，洞察同步增强的 β-SiCw/PVDF 纳米复合材料的介电性能和导热性
聚合物纳米复合材料具有高介电常数 ( k ) 且介电损耗 ( k ")不会大幅增加且具有出色的热导率 (TC)，在微电子学中是非常理想的。在这项研究中，通过高温氧化在空气中的β-碳化硅晶须（β-SiC w ，表示为whisker-0）表面上构建了结晶SiO 2壳（二氧化硅壳），并且获得了核 -壳结构 β-SiC w @SiO 2晶须（表示为煅烧晶须）与聚（偏二氟乙烯）（PVDF）复合，以故意生成形态可控的高k，低损耗和高TC纳米复合材料。结果表明，与 0 晶须/PVDF 类似物相比，煅烧晶须/PVDF 纳米复合材料显示出极低的k ″和电导率，因为绝缘的 SiO 2夹层防止了 0 晶须之间的直接接触，因此显着抑制了长程电荷迁移. 特别是，随着SiO 2壳层厚度的增加，损耗和电导率都会有规律地降低，同时保持较高的k。同时，构建的结晶SiO 2中间层通过氢键使whisker-0填料与PVDF基体相容，同时抑制界面热阻并促进界面处的声子传输，与非晶SiO 2封装的whisker-0对应物相比，导致纳米复合材料的TC增加。与 1957 年和 50 wt % 的 2.1 W/m K 相比，50 wt % 煅烧晶须/PVDF 纳米复合材料具有相当好的介电性能，例如非常低的 0.08 (100 Hz) 的k ″和 2.41 W/m K 的 TC。 % 晶须-0/PVDF 纳米复合材料，分别。介电性能和 TC 的同步增强使纳米电介质在微电子和电气工业中显示出具有吸引力的应用前景。
更新日期：2022-05-25
中文翻译：
通过构建结晶 SiO2 壳作为中间层，洞察同步增强的 β-SiCw/PVDF 纳米复合材料的介电性能和导热性
聚合物纳米复合材料具有高介电常数 ( k ) 且介电损耗 ( k ")不会大幅增加且具有出色的热导率 (TC)，在微电子学中是非常理想的。在这项研究中，通过高温氧化在空气中的β-碳化硅晶须（β-SiC w ，表示为whisker-0）表面上构建了结晶SiO 2壳（二氧化硅壳），并且获得了核 -壳结构 β-SiC w @SiO 2晶须（表示为煅烧晶须）与聚（偏二氟乙烯）（PVDF）复合，以故意生成形态可控的高k，低损耗和高TC纳米复合材料。结果表明，与 0 晶须/PVDF 类似物相比，煅烧晶须/PVDF 纳米复合材料显示出极低的k ″和电导率，因为绝缘的 SiO 2夹层防止了 0 晶须之间的直接接触，因此显着抑制了长程电荷迁移. 特别是，随着SiO 2壳层厚度的增加，损耗和电导率都会有规律地降低，同时保持较高的k。同时，构建的结晶SiO 2中间层通过氢键使whisker-0填料与PVDF基体相容，同时抑制界面热阻并促进界面处的声子传输，与非晶SiO 2封装的whisker-0对应物相比，导致纳米复合材料的TC增加。与 1957 年和 50 wt % 的 2.1 W/m K 相比，50 wt % 煅烧晶须/PVDF 纳米复合材料具有相当好的介电性能，例如非常低的 0.08 (100 Hz) 的k ″和 2.41 W/m K 的 TC。 % 晶须-0/PVDF 纳米复合材料，分别。介电性能和 TC 的同步增强使纳米电介质在微电子和电气工业中显示出具有吸引力的应用前景。
京公网安备 11010802027423号