一种低二次电子发射系数的复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种低二次电子发射系数的复合材料及其制备方法，属于微波部件微放电技术领域。本发明专利技术涉及陶瓷

【技术实现步骤摘要】
一种低二次电子发射系数的复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及微波部件微放电
，尤其涉及一种低二次电子发射系数的复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]当有初始能量的粒子(电子或离子等)撞击到材料表面时，会从材料表面激发出电子，如果到达材料表面的电子所具有的能量足以克服材料表面的能量势垒，便可从材料表面逃逸出来，即二次电子发射现象，逃逸出来的电子称为二次电子。二次电子发射系数定义为从材料表面出射的电子数(流)与入射到材料表面的电子数(流)之间的比值。二次电子发射现象在多个领域，包括扫描电子显微镜、俄歇能谱仪等都得到了广泛的应用。在航天领域，二次电子发射系数与航天微波器件的微放电有着密切的关联。
[0003]微放电的影响很广泛，轻微的影响包括器件的介电性能下降(包括介电损耗增加，抗高压能力下降等)，严重的影响会使器件功能丧失，无法保障航天器的正常运转。微放电效应的产生主要包括材料内部二次电子的产生、二次电子在电场中运动到表面及二次电子从表面逃离三个过程。随着我国对外太空探索的不断深入、空间航天器元器件的功率越来越高，随之而来的对大功率器件的微放电效应的抑制要求也越来越高。
[0004]为了减少材料表面二次电子发射系数，人们发展了多种方案。在基地材料表面镀上一层二次电子产额很低(抑制二次电子发射)或者二次电子产额很高(促进二次电子发射)的薄膜材料；SLAC和KEK的研究者利用精细机械加工的方式在材料表面产生过各种尺寸的沟槽阵列结构，使得材料的二次电子产额大幅下降，从而对二次电子发射产生抑制效果。但是对于复杂电子器件而言，通过表面刻槽、激光刻蚀等方法只能对材料表面进行简单的粗糙化处理，但对器件内部进行刻蚀则会相对困难且工艺流程相对比较复杂，不具有普适性，在一定程度上可能对微波介质材料有一定的损耗，改变其原有的特性。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种低二次电子发射系数的复合材料及其制备方法，本专利技术利用带负电的无机材料铌酸盐以及聚合物材料PCBM，局域反向电场抑制二次碰撞电子的产生，从而抑制二次电子激发，二次电子数量得到了有效抑制，达到抑制二次电子发射系数的效果。
[0006]该策略可推广至不同的柔性聚合物电介质复合材料，为今后抑制二次电子发射系数提供了一种全新的可行方案。
[0007]本专利技术可直接用于介质微波器件在航天中的应用。
[0008]本专利技术的第一个目的是提供一种低二次电子发射系数的复合材料，所述复合材料包括负电性填料和聚合物基体。
[0009]优选地，所述负电性填料为铌酸盐或PCBM。
[0010]优选地，所述聚合物基体为聚酰亚胺和环氧树脂中的至少一种。
[0011]所述聚合物基体能在器件表面形成质地均匀的涂敷材料。
[0012]优选地，所述铌酸盐为负电性的二维纳米结构的化合物。
[0013]优选地，所述铌酸盐为铌酸钙、铌酸钠、铌酸钾、铌酸钾钠和铌酸锂中的至少一种。
[0014]优选地，所述PCBM属于富勒烯的衍生物，是具有带负电性的粉状聚合物。
[0015]进一步优选地，所述PCBM为[60]PCBM和[70]PCBM中的至少一种，所述[60]PCBM全称[6，6]－苯基－C61－丁酸异甲酯，所述[70]PCBM全称[6，6]－苯基－C71－丁酸异甲酯。
[0016]所述PCBM聚合物是根据其内部产生的反向电场来抑制电子产生，从而用来降低二次电子发射系数。
[0017]优选地，所述铌酸盐的加入量为1wt％
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90wt％，进一步优选的，所述铌酸盐的加入量为20wt％。
[0018]优选地，所述PCBM的加入量为1wt％
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60wt％，进一步优选的，所述PCBM的加入量为20wt％。
[0019]优选地，所述铌酸盐由固相烧结法制备而成，所述固相烧结法制备样品不需要复杂的工艺手段，技术成熟，制备的样品能满足实验需求。
[0020]优选地，本专利技术的第二个目的是提供一种低二次电子发射系数的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0021](1)将负电性填料和聚合物基体混合均匀，然后将混合溶液涂覆在器件表面；
[0022](2)在90
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110℃温度下保温1h，之后以2
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4℃/min升温速率升至200
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250℃并保温1
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2h，完成固化过程，即得到低二次电子发射系数的复合材料。
[0023]进一步优选地，一种低二次电子发射系数的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0024](1)将负电性填料和聚合物基体置于磁力搅拌器中进行充分的搅拌，使其混合均匀，然后将混合溶液用旋涂的方式在器件表面涂覆1
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10ml，平铺均匀后放入真空箱中抽真空2h，其目的在于排除溶液中的气泡，防止在固化流程中烧出气泡影响样品质量和以后的测试，在器件表面形成微米级1
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10μm厚度的薄膜；
[0025](2)按照聚酰亚胺前驱体固化工艺标准，将已经排掉气泡的混合物放入箱式炉中，在100℃温度下保温1h，之后以3℃/min升温速率升至225℃并保温1.5h，完成固化过程，从而在器件表面形成质地均匀的薄膜，即得到低二次电子发射系数的复合材料。
[0026]经过脱泡的混合溶液烘干后可以在器件表面形成有效的质地均匀的薄膜。
[0027]本专利技术利用负电性填料在聚合物基体中形成的局域反向电场抑制二次碰撞电子的产生和运动，相对于聚合物基体，该复合材料的二次电子发射系数得到了有效降低。该策略可推广至不同的柔性聚合物电介质复合材料，为今后抑制二次电子发射系数提供了一种全新的可行方案。
[0028]优选地，步骤(1)中所述涂覆为旋涂技术，利用旋涂技术可使得涂敷更加均匀，保持很好的一致性，从而形成质地均匀的涂敷材料。
[0029]优选地，所述惰性气体为氮气。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0031]本专利技术简化了工艺流程，制备的负电性填料介电性能良好，利用带负电的无机材料铌酸盐以及带负电的聚合物材料PCBM在聚合物基体中形成的局域反向电场抑制二次碰撞电子的产生和运动，相对于聚合物基体，该复合材料的二次电子发射系数得到了有效降
低，在解决微波介质材料表面微放电效应方面有较好的应用前景。
附图说明
[0032]图1是本专利技术实施例CaNbO3粉体SEM测试结果图；
[0033]图2是本专利技术实施例CaNbO3陶瓷的电阻率随温度变化关系图；
[0034]图3是本专利技术实施例1电介质复合材料的二次电子发射系数测试结果图；
[0035]图4是本专利技术实施例2电介质复合材料的二次电子发射系数测试结果图；
[0036]图5是本专利技术实施例3聚合物复合材料的二次电子发射系数测试结果图；
[0037]图6是本专利技术实施例4聚合物复合材料的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低二次电子发射系数的复合材料，其特征在于，所述复合材料包括负电性填料和聚合物基体。2.根据权利要求1所述的低二次电子发射系数的复合材料，其特征在于，所述负电性填料为铌酸盐或PCBM。3.根据权利要求1所述的低二次电子发射系数的复合材料，其特征在于，所述聚合物基体为聚酰亚胺和环氧树脂中的至少一种。4.根据权利要求2所述的低二次电子发射系数的复合材料，其特征在于，所述铌酸盐为铌酸钙、铌酸钠、铌酸钾、铌酸钾钠和铌酸锂中的至少一种。5.根据权利要求2所述的低二次电子发射系数的复合材料，其特征在于，所述PCBM为[60]PCBM和[70]PCBM中的至少一种。6.根据权利要求2所述的低二次电子发射系数的复合材料的制备方法，其特征在于，所述铌酸盐的加入量为1wt％
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【专利技术属性】
技术研发人员：向锋，洪小飞，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：