本發(fā)明涉及電容器薄膜材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種耐熱性好摻雜銀納米氧化鈰改性微孔石墨烯薄膜電容器薄膜材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，擁有高介電常數(shù)的電介質(zhì)材料在無源器件、高儲(chǔ)能電容器、微波材料等領(lǐng)域中，特別是在薄膜電容器中有著廣泛的應(yīng)用。對(duì)于疊片式薄膜電容器而言，控制介電層的厚度、介電層膜的均勻性以及如何使介電層與導(dǎo)電層一體化制備是一技術(shù)難點(diǎn)。而高介電常數(shù)的無機(jī)/聚合物復(fù)合材料作為一種良好的高性能材料，不僅可以大面積制備，還可以避免單一無機(jī)介電材料的高溫?zé)Y(jié)，因此在介電領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。本文嘗試采用新型成膜方法，以高介電常數(shù)的無機(jī)/聚合物復(fù)合材料作為介電層，以石墨紙做導(dǎo)電層，研究復(fù)合薄膜一體化制備工藝，從而展望制備一體化復(fù)合薄膜電容器。實(shí)驗(yàn)中，先利用溶液混合法制備鈦酸鋇/聚酰胺酸混合液，再以石墨紙做電極且為復(fù)合薄膜的載體，利用提拉法得到單片石墨紙-鈦酸鋇/聚酰亞胺一體化復(fù)合薄膜。通過紅外（FT-IR）、熱失重（TGA）、X射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）等測試手段考察復(fù)合薄膜的熱穩(wěn)定性以及微觀結(jié)構(gòu)。通過電化學(xué)阻抗譜（EIS）儀、LCR測試儀等考察復(fù)合薄膜的介電性能。主要內(nèi)容和結(jié)果如下：（1）利用兩步法制備聚酰亞胺，先通過二酸酐與二胺的縮合反應(yīng)制備了前驅(qū)體——聚酰胺酸，討論了制備過程中的注意事項(xiàng)，對(duì)聚酰胺酸進(jìn)行的熱酰亞胺化反應(yīng)，通過熱失重、紫外等測試手段對(duì)各溫度梯度薄膜進(jìn)行表征，研究討論了聚酰胺酸轉(zhuǎn)變?yōu)榫埘啺返霓D(zhuǎn)變過程。（2）采用溶液混合法制備了鈦酸鋇/聚酰胺酸混合液，以石墨紙為載體和電極材料，利用提拉法制備了鈦酸鋇/聚酰胺酸涂覆膜，再通過程序升溫?zé)崽幚頍狨啺坊蟮玫绞?鈦酸鋇/聚酰亞胺復(fù)合薄膜。利用紅外（FT-IR）、熱失重（TGA）、X射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）等測試手段對(duì)復(fù)合薄膜進(jìn)行了表征。（3）采用電化學(xué)阻抗譜（EIS）儀、LCR測試儀等技術(shù)測試復(fù)合薄膜的介電性能。研究鈦酸鋇/聚酰亞胺復(fù)合薄膜的介電性能與頻率、介電性能與鈦酸鋇含量的關(guān)系，對(duì)比不同測試手段之間的差異。（4）研究了介電模型，并利用幾種常用的基本模型和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?duì)鈦酸鋇/聚酰亞胺復(fù)合膜的實(shí)測介電常數(shù)進(jìn)行分析，并利用線性擬合尋找適合本體系的模型。
《石墨紙鈦酸鋇聚酰亞胺一體化復(fù)合薄膜的制備與研究》一文得到的電容器薄膜材料的介電常數(shù)還需要提高，導(dǎo)電性能需要提高，還需要提高薄膜材料的耐熱性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種耐熱性好摻雜銀納米氧化鈰改性微孔石墨烯薄膜電容器薄膜材料及其制備方法。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種耐熱性好摻雜銀納米氧化鈰改性微孔石墨烯薄膜電容器薄膜材料，由下列重量份的原料制成：N，N-二甲基乙酰胺150-180、十八胺50-55、均苯四甲酸二酐50-55、鈦酸鋇100-110、石墨烯36-38、納米結(jié)晶纖維素23-25、丙酮100-105、硝酸亞鈰50-55、氧化銀50-55、硝酸適量、檸檬酸適量、去離子水適量、聚乙二醇1.3-1.6、乳酸鈷0.6-0.8、氟鉬酸銨1-1.3、硼氫化鈉1.5-1.8、乙醇10-12。
所述耐熱性好摻雜銀納米氧化鈰改性微孔石墨烯薄膜電容器薄膜材料的制備方法，包括以下步驟：
（1）將納米結(jié)晶纖維素加入丙酮中，攪拌均勻，再加入石墨烯攪拌均勻，超聲分散8-10分鐘，涂覆在玻璃基板上，厚度為100-120μm，干燥，在500-550℃下處理55-60分鐘，取下薄膜，得到石墨烯薄膜；
（2）按摩爾比鈰：銀=1:0.16-0.18稱取硝酸亞鈰、氧化銀，在氧化銀中加入硝酸至溶解，與硝酸亞鈰一起加入100-105重量份的去離子水中，得到溶液，再加入檸檬酸和聚己二醇，檸檬酸與金屬離子的摩爾比為1-1.2：1，攪拌溶解后，在85-87℃水浴中攪拌至變成凝膠，將石墨烯薄膜浸漬在凝膠中15-20分鐘，取出，在110-115℃下干燥，然后在500-520℃下處理2-2.2小時(shí)，得到改性石墨烯膜；
（3）將乳酸鈷、氟鉬酸銨加入乙醇中，加熱至84-86℃，再加入硼氫化鈉混合均勻，得到混合物料；
（4）將十八胺加入N，N-二甲基乙酰胺中，攪拌至十八胺完全溶解，再分批加入均苯四甲酸二酐，每次加入0.5-0.6g，攪拌至完全溶解，再攪拌4-4.3小時(shí)，十八胺：均苯四甲酸二酐的摩爾比為1:1，得到固含量為15-20%的聚酰胺酸溶液，再加入其他剩余成分，得到混合液；
（5）將混合液與混合物料混合均勻，使用浸漬提拉機(jī)，將改性石墨烯膜以4cm/min的速度在混合液中浸漬、提拉、成膜、晾干，得到薄膜；
（6）將薄膜置于烤膠機(jī)上在60-62℃下加熱1-1.2小時(shí)，在120-122℃下加熱1-1.2小時(shí)，在180-183℃下加熱1-1.2小時(shí)，在240-245℃下加熱1-1.2小時(shí)，在270-275℃下加熱1-1.2小時(shí)，冷卻至室溫，取出薄膜，即得。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明使用石墨烯和納米結(jié)晶纖維素制成薄膜，高溫處理除去納米結(jié)晶纖維素，留下了微孔，再用硝酸亞鈰、氧化銀形成溶膠，對(duì)孔隙進(jìn)行填充，在孔隙中形成了納米級(jí)摻雜銀離子的氧化鈰顆粒，提高了石墨烯的密度和導(dǎo)電性，提高了電容器的電容率和蓄電性能；通過使用乳酸鈷、氟鉬酸銨、硼氫化鈉，在薄膜表面形成了鉬硼化合物，提高了薄膜的耐熱性。
具體實(shí)施方式
一種耐熱性好摻雜銀納米氧化鈰改性微孔石墨烯薄膜電容器薄膜材料，由下列重量份（公斤）的原料制成：N，N-二甲基乙酰胺150、十八胺50、均苯四甲酸二酐50、鈦酸鋇100、石墨烯36、納米結(jié)晶纖維素23、丙酮100、硝酸亞鈰50、氧化銀50、硝酸適量、檸檬酸適量、去離子水適量、聚乙二醇1.3、乳酸鈷0.6、氟鉬酸銨1、硼氫化鈉1.5、乙醇10。
所述耐熱性好摻雜銀納米氧化鈰改性微孔石墨烯薄膜電容器薄膜材料的制備方法，包括以下步驟：
（1）將納米結(jié)晶纖維素加入丙酮中，攪拌均勻，再加入石墨烯攪拌均勻，超聲分散8分鐘，涂覆在玻璃基板上，厚度為100μm，干燥，在500℃下處理55分鐘，取下薄膜，得到石墨烯薄膜；
（2）按摩爾比鈰：銀=1:0.16稱取硝酸亞鈰、氧化銀，在氧化銀中加入硝酸至溶解，與硝酸亞鈰一起加入100重量份的去離子水中，得到溶液，再加入檸檬酸和聚己二醇，檸檬酸與金屬離子的摩爾比為1：1，攪拌溶解后，在85℃水浴中攪拌至變成凝膠，將石墨烯薄膜浸漬在凝膠中15分鐘，取出，在110℃下干燥，然后在500℃下處理2小時(shí)，得到改性石墨烯膜；
（3）將乳酸鈷、氟鉬酸銨加入乙醇中，加熱至84℃，再加入硼氫化鈉混合均勻，得到混合物料；
（4）將十八胺加入N，N-二甲基乙酰胺中，攪拌至十八胺完全溶解，再分批加入均苯四甲酸二酐，每次加入0.5g，攪拌至完全溶解，再攪拌4小時(shí)，十八胺：均苯四甲酸二酐的摩爾比為1:1，得到固含量為15%的聚酰胺酸溶液，再加入其他剩余成分，得到混合液；
（5）將混合液與混合物料混合均勻，使用浸漬提拉機(jī)，將改性石墨烯膜以4cm/min的速度在混合液中浸漬、提拉、成膜、晾干，得到薄膜；
（6）將薄膜置于烤膠機(jī)上在60℃下加熱1小時(shí)，在120℃下加熱1小時(shí)，在180℃下加熱1小時(shí)，在240℃下加熱1小時(shí)，在270℃下加熱1小時(shí)，冷卻至室溫，取出薄膜，即得。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：
該實(shí)施例薄膜的介電損耗為1.4%，介電常數(shù)為39,10%失重溫度為506℃、598℃。