碳纳米纤维聚偏氟乙烯复合材料薄膜介电性能的研究的任务书.docx

碳纳米纤维聚偏氟乙烯复合材料薄膜介电性能的研究的任务书
一、研究背景和意义
如今，材料科学与技术领域取得了长足的发展，复合材料技术的应用也日益广泛。复合材料在领域中有着广泛的应用，如航空航天、汽车制造、电子、医疗技术、能源等。复合材料的发展受到了多种因素的影响，其中之一是材料的性能，特别是其介电性能。因此，研究复合材料的电学性能是非常有意义的。
碳纳米纤维（CarbonNanofibers，CNFs）以其独特的表面能、力学性能、热学性质和导电性能，成为了众多高性能材料的理想补充。因此，CNFs在材料体系中的应用一直受到人们的广泛关注。然而，由于CNFs的表面电荷以及CNFs与基质之间的极性及相互作用等因素的影响，复合材料的介电性能往往会发生变化，导致其应用受到了限制。
聚偏氟乙烯(PolyvinylideneFluoride，PVDF)以其优异的性能，如高分子晶体结构、介电性能、压电性能、致伸张形变、热稳定性等，在电子、医疗、航空航天等领域应用十分广泛。将CNFs与PVDF复合可制备出新型的高性能复合材料，且其介电性能是影响整体性能的重要因素。
因此，本研究将基于CNFs/PVDF复合材料的介电性能进行深入探究，为研究者提供一定的信息，提高材料的性能，并进一步推动材料科学和技术的发展。
二、研究内容和方法
本研究将从以下三个方面进行深入探究：
1.考核CNFs含量对复合材料介电性能的影响。其中，CNFs含量将设置为0、5、10、15和20wt％，以评估各含量下复合材料的介电特性。
2.评估热稳定性对介电性能的影响。我们将考察CNFs/PVDF复合薄膜在50℃-150℃范围内的热稳定性，以此来推断热力学因素对介电性能的影响。
3.制备由CNFs/PVDF复合材料制成的圆盘形薄膜，以实现介电性能的实验测量。使用介电光谱仪（FrequencyResponseAnalysis，FRA）和数字示波器（DigitalOscilloscope，DSO）实现行测量和分析。
在本研究中，将选择化学气相沉积法（ChemicalVaporDeposition，CVD）制备CNFs，并使用溶液铸膜法（SolutionCasting，SC）制备CNFs/PVDF复合薄膜。用漆包铜线制成圆盘形薄膜，以便于实验测试。此外，还将在多次实验中采用光学显微镜（OpticalMicroscopy，OM）、扫描电子显微镜（ScanningElectronMicroscopy，SEM）和X射线衍射分析（X-rayDiffraction，XRD）等表征手段对制备材料的表面、结构和形貌进行分析。
三、预期成果
1.制备出一系列具有不同复合比例的CNFs/PVDF复合膜，探究CNFs含量对介电性能的影响。
2.分析CNFs/PVDF复合薄膜的热稳定性，揭示热力学因素对介电性能的影响。
3.通过电学性能实验测试和理论计算，测量不同CNFs含量的复合材料的复介电常数、电容和磁导率等介电参数，评估CNFs/PVDF复合材料的介电性能。
4.探讨CNFs/PVDF复合薄膜在介电性能方面的应用前景，为后续的工业应用提供推动。
四、研究进度安排
本研究的预计时间安排如下：
第一阶段：文献综述。对CNFs/PVDF复合材料在介电性能及相关理论的发展和进展进行系统的文献综述和分析。用时1-2周。
第二阶段：CNFs/PVDF复合材料的制备和表征。采用CVD和SC方法，制备CNFs和CNFs/PVDF复合薄膜，并通过OM、SEM和XRD等表征手段对复合材料进行表征。用时1-2周。
第三阶段：CNFs含量对复合薄膜介电性能的影响。研究复合材料中CNFs含量的变化对介电性能的影响，并进行多次系统实验测试。用时2-3周。
第四阶段：热稳定性对介电性能的影响。考察热稳定性因素对复合薄膜的介电性能的影响，实验数据的收集和分析。用时1-2周。
第五阶段：复合材料的介电性能测量和数据处理。使用FRA和DSO对制备的圆盘形薄膜的介电性能进行实验测试，并分析和处理实验数据。用时2-3周。
第六阶段：结果分析和撰写报告。根据实验结果编写研究报告，并讨论研究结果的发现和评估其应用前景。用时2-3周。
五、预期研究成果及其意义
本研究将为了解CNFs/PVDF复合材料的介电性能提供实验基础，探究CNFs含量和热力学因素对介电性能的影响，并以此为基础，提高研究结果的应用前景。
其对推动复合材料科学和技术之发展具有丰富的意义，也将为进一步提升CNFs/PVDF复合材料的应用性能提供参考和建议。