Материалы с высокими значениями диэлектрической проницаемости (𝑘) находят применение в конденсаторах, диэлектриках под затвором, диэлектрических эластомерах, устройствах накопления энергии, в то время как материалы с низкой диэлектрической проницаемостью требуются в электронных корпусах и других подобных приложениях. Традиционно материалы с высоким значением 𝑘 связаны с высокими диэлектрическими потерями, частотно-зависимыми диэлектрическими характеристиками и высоким содержанием наполнителя. Материалы с низким 𝑘 обладают низкой теплопроводностью. Это создает новые проблемы при разработке диэлектрических материалов для обоих видов применения. Использование присадочных материалов с высокой диэлектрической проницаемостью увеличивает диэлектрическую проницаемость. В этом исследовании исследуются факторы, влияющие на диэлектрическую проницаемость и диэлектрическую прочность полимерных композитов. Настоящая работа направлена на изучение влияния различных параметров, влияющих на диэлектрические свойства материалов. Факторами, выбранными в этом исследовании, являются тип полимера, тип используемого наполнителя, размер, форма, уровень нагрузки и модификация поверхности наполнителя, а также способ приготовления полимерных композитов. Исследование сосредоточено на улучшении диэлектрических свойств полимерных нанокомпозитов, используемых в области накопителей энергии. Результаты показывают, что структурный подход ядро-оболочка для материалов с высокой диэлектрической проницаемостью, включенных в полимерную матрицу, улучшает диэлектрическую проницаемость полимерного композита.
Введение
В накопителях энергии, развязывающих конденсаторах, применяемых в микроэлектронике, электронных устройствах, работающих на высокой рабочей частоте, широко используются диэлектрические материалы с высокими диэлектрическими проницаемостями [1–3]. Миниатюризация электронных устройств требует материалов с низкой диэлектрической проницаемостью для упаковочных и изоляционных материалов [4, 5]. Поэтому синтез обоих типов материалов вызвал сегодня большой интерес у исследователей. Материалы с высокой диэлектрической проницаемостью должны иметь высокую диэлектрическую прочность, низкие диэлектрические потери, химическую стойкость, частотно-независимый отклик и хорошие механические свойства для желаемого применения. Сложно получить уникальное сочетание всех свойств в одном компоненте материала. Обычно сегнетоэлектрическая керамика имеет высокую диэлектрическую проницаемость и низкие потери, но эти материалы обычно хрупкие по своей природе. Из-за их хрупкости сложно изготовить сложную форму. Даже обработка керамических подложек при изготовлении схем [5] затрудняется из-за их хрупкости. Кроме того, керамические материалы имеют плохую диэлектрическую прочность. Полимеры обладают хорошей диэлектрической прочностью, устойчивостью к химическому воздействию, гидрофобностью и термостойкостью, а также легко поддаются обработке, но имеют очень малое значение диэлектрической проницаемости (𝑘 < 10), что ограничивает область их применения [1– 3, 6, 7]. Полимеры с высокой дипольной плотностью могут иметь высокую плотность энергии [8]. Кроме того, они обладают высокой диэлектрической прочностью. Поэтому для конденсаторов с высокой плотностью энергии лучше всего подходят полимеры. Для достижения желаемых диэлектрических свойств композиты полимеров с металлами, полупроводниками, оксидами металлов и керамикой синтезируются с использованием различных наполнителей. Для достижения желаемых свойств в диэлектрических композитах очень важна связь между материалами наполнителя и матрицы. В многофазном материале межпространственные отношения описываются концепцией связности, которая влияет на все свойства композитов.
Размерность наполнителя, межфазные свойства, порог просачивания и пористость влияют на свойства композитов [5, 9, 10]. Поэтому при проектировании композиционного материала учитываются различные факторы, такие как матричный полимер, наполнитель, размер и форма наполнителя, обработка поверхности наполнителя, гибридизация наполнителя, метод синтеза и т. д. [11]. В этой обзорной статье основное внимание уделяется термореактивным термопластичным материалам, как полярным, так и неполярным полимерам, таким как поливинилиденфторид (PVDF), поливинилиденфторид, трифторэтилен P (VDF-TrFe), полимер цианорезины, полипропилен (PP), полистирол (PS) и т. д.
……………
Заключение 
∙ Достижение высокой диэлектрической прочности с улучшенной диэлектрической проницаемостью является серьезной задачей. ∙ Неорганические керамические наполнители улучшают диэлектрическую проницаемость полимерных композитов; однако они снижают диэлектрическую прочность и механические свойства.
∙ Равномерное распределение наполнителя и низкий порог просачивания играют важную роль в улучшении диэлектрических свойств.
∙ Структурированные и многослойные композиты ядро-оболочка обеспечивают улучшение диэлектрической проницаемости и высокую диэлектрическую прочность при низкой нагрузке.
∙ Для достижения высокой плотности энергии материалы должны обладать высокими значениями 𝑘 и диэлектрической прочности.