Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

THE POLYMER COMPOSITE FILMS WITH FERROELECTRIC EXCIPIENT E. V. Barabanova, O. V. Malyshkina, P. S. Samsonova, Ya. V. Vorob’eva Tver State University, Tver, Russia Abstract This paper considers the preparation of the composite films based on polystyrene with ferroelectric filler. The results of the investigation of the complex dielectric permittivity of these composites, are presented. Keywords: polymer composites, thin films, dielectric permittivity. Получение композитных материалов, в частности на основе полимеров, — одно из актуальных направлений развития науки на сегодняшний день. В результате совмещения различных по свойствам материалов возникает новый материал, свойства которого не равны простой суперпозиции свойств компонентов системы. Так, диэлектрическая проницаемость полимеров не высока, но они имеют ряд преимуществ перед кристаллами и керамическими материалами, в частности, они более пластичные и прочные, при этом они могут существовать в виде тонких пленок без подложек [1]. Но активные диэлектрики, обладающие практически важными сегнетоэлектрическими характеристиками, являются именно кристаллами или керамикой [2]. Поэтому вызывает как практический, так и теоретический интерес создание композиционных материалов на основе полимеров и сегнетоэлектриков. Ожидается, что такой композит будет обладать высокими диэлектрическими параметрами, пьезоэлектриескими свойствами и одновременно механическими свойствами полимеров [3]. В качестве матрицы для композиционных пленок был выбран полистирол. Это практически важный полимер, который обладает малыми диэлектрическими потерями в широком интервале частот и температур и высоким пробойным напряжением [4, 5]. В связи с этим в литературе рассматривают различные варианты его наполнения частицами порошка диоксида кремния, диоксида титана, титаната бария и др. [3, 6, 7]. В нашей работе в качестве наполнителя использовалась готовая сегнетоэлектрическая керамика ЦТССт-3. Она обладает высокой диэлектрической проницаемостью (е = 1200) и не имеет релаксационных диэлектрических процессов в диапазоне частот 100-106Гц. Для получения композиционных пленок порошкообразный полистирол (С8И8)и растворяли толуолом в соотношении 1/4. Сегнетоэлектрическую керамику измельчали в ступке. При измельчении таким способом достаточно трудно добиться высокой однородности гранулометрического состава порошка. Как видно из данных, полученных с помощью растрового электронного микроскопа (РЭМ), размер частиц варьируется от 100 нанометров до 4 микрометров (рис. 1). Рис. 1. РЭМ-изображения частиц порошка измельченной керамики ЦТССт-3 Полученный порошок вводили в раствор полистирола в следующих объемных процентах: 10, 20, 35, 50. Смесь раскатывали по подложке из фторопласта и высушивали при комнатной температуре в вытяжном шкафу до полного прекращения потери массы. Отсутствие подогрева пленок в процессе сушки обусловлено тем, что при нагреве происходит интенсивное испарение толуола, вследствие чего в пленке появляются множественные поры. Толщина полученных описанным выше способом композитных пленок составляла 60-100 мкм (тонкие) и 0,6-1,2 мм (толстые). По мере увеличения процентного содержания наполнителя возрастала хрупкость пленок. Для исследования диэлектрических свойств из полученных пленок вырезались небольшие образцы, на которые наносились электроды при помощи серебросодержащей пасты. Частотная зависимость комплексной 512