Interface modified Si@SiO2/PVDF composite dielectrics with synchronously ameliorative dielectric and mechanical properties

材料科学 电介质 复合材料 微电子 复合数 高-κ电介质 介电损耗 二氧化硅 化学工程 纳米技术 光电子学 工程类
作者
Fanrong Kong,Wenying Zhou,Weiwei Peng,Chen Liang,Hongju Wu,Na Lin,Guangheng Wang,Dengfeng Liu,Aihong Feng,Xiangrong Liu
出处
期刊:Journal of Applied Polymer Science [Wiley]
卷期号:140 (31) 被引量:12
标识
DOI:10.1002/app.54214
摘要

Abstract To efficaciously decrease dielectric loss while still synchronously harvesting a high dielectric constant ( ε ′) and breakdown strength ( E b ), as well as good mechanical properties in silicon (Si)/poly(vinylidene fluoride) (PVDF), in this work, the core@shell structured Si@silicon dioxide (SiO 2 ) particles were first prepared via a high temperature oxidation, and subsequently incorporated into the PVDF to generate morphology‐dependent composites with a high‐ ε ′ and E b but low loss. The SiO 2 shell effects on the morphology, dielectric, and mechanical properties of PVDF composites were explored. In comparison to pristine Si/PVDF, the Si@SiO 2 /PVDF presents significantly suppressed loss and boosted E b because the SiO 2 interlayer not only efficiently blocks the connection between the raw Si and greatly impedes the long‐range charges migration even at high filler loadings, but also obviously improves the compatibility between Si and PVDF at the interfaces which promotes fillers' uniform dispersion in host matrix, thus leading to enhanced dielectric and mechanical properties. The fitting result by the Havriliak–Negami equation theoretically elucidates the SiO 2 interlayer's suppression effect on charge migration behavior in the composites. More importantly, dielectric properties can be efficiently turned via tailoring the SiO 2 shell thickness. The Si@SiO 2 /PVDF with simultaneously enhanced dielectric and mechanical performances shows promising uses in the electrical and microelectronics industries.
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