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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 18/2021

22.08.2021

PVDF composites filled with core–shell fillers of Si@SiO2, Si@SiO2@PS: effects of multiple shells on dielectric properties and thermal conductivity

verfasst von: Xu Li, Wenying Zhou, Dan Cao, Ying Li, Ting Li, Fuxin Chen, Hongju Wu, Guangheng Wang, Xiangrong Liu, Huiwu Cai, Hongfang Zhang

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 18/2021

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Abstract

Exploring polymer composites with a high dielectric constant (ε′) and breakdown strength (Eb), low dissipation factor (tanδ), as well as a high thermal conductivity (TC) is of crucially important thanks to their potential applications in modern electronics. Herein, in this paper, two kinds of core–shell-structured Si particles, i.e., Si@SiO2, Si@SiO2@PS, were prepared by high temperature oxidation and polystyrene (PS) coating and incorporated into PVDF (poly(vinylidene fluoride)). The results indicate that both the fillers’ kinds and loading have obvious influences on dielectric and thermal properties of the composites. The SiO2 interlayer between the Si and PVDF matrix remarkably suppresses the loss and reduces leakage conductivity, whereas encapsulation of Si@SiO2 with a PS shell further inhibits the loss and conductivity, and the organic PS interlayer enhances the interfacial compatibility and promotes the fillers’ homogeneous dispersion in PVDF, therefore improving the Eb of the composites. More importantly, the PVDF composites with 50 wt.% of Si@SiO2@PS show good comprehensive performances: ε′ of 66.6 but tanδ of 0.04 at 100 Hz, Eb of 2.48 kV/mm as well as a high TC of 1.0 W/m K. The prepared Si@SiO2@PS/PVDF composites show promising potential applications in microelectronics and electrical industries.

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Metadaten
Titel
PVDF composites filled with core–shell fillers of Si@SiO2, Si@SiO2@PS: effects of multiple shells on dielectric properties and thermal conductivity
verfasst von
Xu Li
Wenying Zhou
Dan Cao
Ying Li
Ting Li
Fuxin Chen
Hongju Wu
Guangheng Wang
Xiangrong Liu
Huiwu Cai
Hongfang Zhang
Publikationsdatum
22.08.2021
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 18/2021
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-021-06831-4

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