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电磁功能材料在隐身、透波、电子元器件等领域具有重要应用。近年来介电常数为负值的研究成为研究领域热点。国内外相关研究发现,在材料的逾渗阈值附近,导体-绝缘体复合材料可实现负介电性能。 本文以环氧树脂epoxy为绝缘基体,利用冷冻球磨法引入金属等不同的导电相,制备了树脂基逾渗复合材料,在射频频段成功实现了负介电性能。并通过改变导电相类别、组分、尺寸对负介电常数展开研究。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等检测方式,对复合材料的物相组成及微观结构进行表征,利用HP4991阻抗分析仪测试复合材料的介电性能,并结合逾渗理论、自由电子模型等理论和模型对树脂基逾渗复合材料的负介电机理进行了研究分析。 以环氧树脂为基体,金属材料Fe-Si-B、Fe-Si-Ni、Fe-Si-Cr、Ag分别为导电填料,制备了Fe-Si-B/epoxy、Fe-Si-Ni/epoxy、Fe-Si-Cr/epoxy、Ag/epoxy复合材料,通过冷冻球磨法使导电相均匀分布于绝缘基体中。结果表明,当复合材料导电相的含量小于逾渗阈值时,金属基本上是孤立相,介电常数为正,材料表现为电子跳跃电导。当导电相的含量超过但仍接近逾渗阈值时,金属变成连续相,介电常数为负,材料表现为类金属电导。在某种程度上,过逾渗组分复合材料可视为被绝缘基体稀释的金属弱导电体,金属相构成的逾渗导电网络基于等离体子振荡导致负介电常数。 采用环氧树脂作为复合材料基体,加入不同粒径的金属材料球型颗粒Cu为导电填料,制备了Cu/epoxy复合材料。研究发现,相同导电相含量,Cu粒径为1μm的复合材料其介电常数高于Cu粒径为5μm的复合材料,说明导电相粒径对复合材料的逾渗阈值及介电常数大小有所影响。Cu颗粒为1μm的复合材料,其介电常数在射频段呈现负值,机理与Fe-Si-B/epoxy类似。