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前言 理論分析 實驗步驟 結果與討論 結論

目錄. 前言 理論分析 實驗步驟 結果與討論 結論. 前言. 隨著市場的需求，軟性複合材料已經變成一個具有吸引力的研究主題。複合材料是將兩種或兩種以上不同性質的材料，經過階段性的加工過程所得到的材料，去彌補單一材料所欠缺特性。 本研究使用 鈦酸鋇 ，是屬於 鈣鈦礦 結構，也是最早發現的無機材料之一，晶體構造容易和其他氧化物形成固溶體，且具有壓電、鐵電、正溫度係數、介電等特性。在和熱塑性高分子 聚醚醯亞胺 (PEI ) ，其分子結構的 醚 (ether) 可增加材料的撓曲性，此基板具有高介電及可撓曲兩種特性。. 目錄. 前言 理論分析 實驗步驟 結果與討論 結論.

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前言 理論分析 實驗步驟 結果與討論 結論

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Presentation Transcript

  1. 目錄 • 前言 • 理論分析 • 實驗步驟 • 結果與討論 • 結論

  2. 前言 • 隨著市場的需求，軟性複合材料已經變成一個具有吸引力的研究主題。複合材料是將兩種或兩種以上不同性質的材料，經過階段性的加工過程所得到的材料，去彌補單一材料所欠缺特性。 • 本研究使用鈦酸鋇，是屬於鈣鈦礦結構，也是最早發現的無機材料之一，晶體構造容易和其他氧化物形成固溶體，且具有壓電、鐵電、正溫度係數、介電等特性。在和熱塑性高分子聚醚醯亞胺(PEI)，其分子結構的醚(ether)可增加材料的撓曲性，此基板具有高介電及可撓曲兩種特性。

  3. 目錄 • 前言 • 理論分析 • 實驗步驟 • 結果與討論 • 結論

  4. 理論分析 • 鈦酸鋇結構 • 聚醚醯亞胺 • 矽烷偶合劑 • 介電常數

  5. 鈦酸鋇結構 鈦酸鋇(BaTiO3)具有非中心對稱鈣鈦礦結構，期中Ba2+離子與O2− 共同組成面心結構，而如Ti4+ 離子則位於氧離子所構成的八面體的位置。 圖1 鈦酸鋇晶體結構圖

  6. 鈦酸鋇結構 圖2 鈦酸鋇晶體隨著溫度變化圖

  7. 鈦酸鋇結構 圖3 鈦酸鋇相對溫度變化介電常數

  8. 聚醚醯亞胺 聚醚醯亞胺有較好的耐溶劑性，其分子結構中的醚( - o - ) 可以增加材料中的撓曲性。 密度為 1.28/cm3，玻璃相轉換溫度大約介於205-225 oC，可承受較高溫度製作。 圖4 聚醚醯亞胺結構式

  9. 矽烷偶合劑 矽烷偶合劑作用是改善有機與無機材料作結合而使用的東西。特徵分為 :加水分解性基與有機官能基。 加水分解性基可以吸取溶液中，空氣中或無機質表面上的水份而進行水分解成為活性的 Si-OH 基。 有機官能基可使有機材料，無機材料做強而有力的結合。

  10. 矽烷偶合劑 圖5 矽烷偶合劑表面改質作用圖

  11. 介電常數 電容值大小與材料形狀大小和介電特性所決定的。 將一個兩片平行面積為A，兩平行板間距為d的金屬板，此電容器會電電容值C0: ε0為真空電容值 在金屬板中放入一種ε介電材料，則電容C: 所以相對介電常數εr:

  12. 介電常數 圖6 外加電場電容器中電荷分離示意圖

  13. 目錄 • 前言 • 理論分析 • 實驗步驟 • 結果與討論 • 結論

  14. 實驗步驟 • 鈦酸鋇粉末製作流程 • BT/PEI基板製作流程

  15. 鈦酸鋇粉末製作流程 A: (CH3COO)2Ba B: CH3COOH 莫耳比 A:B = 1:20 30min 120oC混合 C:1.3-Propandiol 20min 回流 莫耳比 A:C = 1:5 30min 120oC混合 20min 回流 D:Titanium (IV) isopropoxide 莫耳比 A:D = 1:1 120oC混合 24hr 烘烤120oC 研磨 1hr 煆燒1100oC 研磨 BaTiO3陶瓷粉末 400目篩粉

  16. BT/PEI基板製作流程 PEI DMAC SiH4 80oC混合 1.5hr 冷卻 30min 倒入BaTiO3 混合 15hr以上 成BT/PEI膠體狀 高壓 20Sec BT/PEI複合軟板

  17. 目錄 • 前言 • 理論分析 • 實驗步驟 • 結果與討論 • 結論

  18. 結果與討論 • BT/PEI基板之XRD • BT/PEI基板之SEM • 介電常數 • 介電損失

  19. BT/PEI基板之XRD 圖7 鈦酸鋇相對溫度變化介電常數

  20. BT/PEI基板之SEM 10%正面 10%反面 圖8BT10%-PEI

  21. BT/PEI基板之SEM 20%正面 20%反面 圖9BT20%-PEI

  22. BT/PEI基板之SEM 30%正面 30%反面 圖10BT30%-PEI

  23. BT/PEI基板之SEM 40%反面 40%正面 圖11BT40%-PEI

  24. BT/PEI基板之SEM 50%反面 50%正面 圖12BT50%-PEI

  25. BT/PEI基板之SEM 60%正面 60%反面 圖13BT60%-PEI

  26. BT/PEI基板之SEM 70%正面 70%反面 圖14BT70%-PEI

  27. BT/PEI基板之介電常數 圖15 不同比例粉末與頻率介電損失關係圖

  28. BT/PEI基板之介電損失 圖16 不同比例粉末與頻率介電常數關係圖

  29. 目錄 • 前言 • 理論分析 • 實驗步驟 • 結果與討論 • 結論

  30. 結論 本研究採用溶膠凝膠法製備的鈦酸鋇粉末，再與聚醚醯亞胺和矽烷偶合劑作混合，經過一定時間攪拌後出現的半成品，再用壓力機進行高壓後就形成鈦酸鋇 / 高分子基板。 由XRD圖觀察，粉末10%~70%都有呈現鈣鈦礦晶相，沒有因為比例不同晶相隨著變化。 由SEM圖可以看出10%~40%粉末均勻混在PEI中，但50%~70%粉末呈現龜裂，顆粒團聚越明顯。粉末40%介電常數可以達到10，粉末70%可以達到25，由於粉末70%，龜裂現象嚴重，所以介電損失跟著提高。

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