本发明涉及高分子和电磁材料技术领域，具体涉及一种具有介电常数的丙烯酸聚氨酯(apu)/铜(cu)柔性复合薄膜及其制备方法与应用。
背景技术
介电常数，表征的是介质材料的介电性质或极化性质的物理参数，该值可代表介质材料储电能力的大小，也称为电容率。在21世纪信息时代，随着科学技术水平的提高，电气电子器件也迅猛发展，在中低频领域应用广泛，然而为了适应微电子产业的高速发展，目前该类器件主要以微型化，一体化，多功能化等为发展方向。正是由于介电常数这一物理参数，介电材料在电气电子这一电磁材料技术领域发挥着不可替代的作用。此外，其对于物理学、光学等交叉学科领域也具有较为广泛的应用前景和重要的科学意义。
在微电子领域中，有时追求的并不往往是材料的高介电常数，而是能在较为恶劣环境中正常、持续工作的具有一定介电常数且损耗较低的介电材料，例如相对于具有高介电常数的陶瓷基复合材料，其不易加工，且介电损耗往往较大；而高分子基复合材料虽然并不具有高介电常数这一特性，但是其能在具有一定介电常数的基础上，易加工并应用于诸如中低频，温变较高等特殊工作环境。
中国专利cn107057065a利用聚合物分子链侧基的可设计性,在侧基苯环或联苯基链段结构间位引入直链刚性基团制备了一种具有低介电常数的聚合物；中国专利cn106139915a通过微超滤膜中包含高介电常数改性剂及膜材料制备了一种高介电常数微超滤膜。以上专利中，前者虽然聚合物具有一定的柔韧性，但是没有考虑到温变环境的影响，后者虽然提高了介质的介电常数，但是其工作温度、频率又得不到保障。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种具有介电常数的apu/cu柔性复合薄膜及其制备方法与应用，以解决上述现有技术的问题。
为达到上述目的，本发明提供了一种具有介电常数的apu/cu柔性复合薄膜的制备方法，其包括以下步骤：
步骤1：将铜粉加入到丙烯酸聚氨酯中，并进行机械搅拌；
步骤2：将机械搅拌后的溶液进行超声震荡；
步骤3：将超声震荡后的溶液喷涂在基板上；
步骤4：室温下冷却，制得具有介电常数的apu/cu柔性复合薄膜。
上述的具有介电常数的apu/cu柔性复合薄膜的制备方法，其中，丙烯酸聚氨酯与铜粉的体积比为(81-99)：(1-19)。
上述的具有介电常数的apu/cu柔性复合薄膜的制备方法，其中，机械搅拌的时间为10-60分钟。
上述的具有介电常数的apu/cu柔性复合薄膜的制备方法，其中，超声震荡的时间为10-60分钟。
上述的具有介电常数的apu/cu柔性复合薄膜的制备方法，其中，所述喷涂的方法为：将超声震荡后的溶液添加到喷枪，使用喷枪喷涂在基板上。
上述的具有介电常数的apu/cu柔性复合薄膜的制备方法，其中，所述基板为聚四氟乙烯板。
上述的具有介电常数的apu/cu柔性复合薄膜的制备方法，其中，室温下冷却的时间为24-60小时。
本发明还提供了一种上述的制备方法制备得到的具有介电常数的apu/cu柔性复合薄膜。
上述的具有介电常数的apu/cu柔性复合薄膜，其中，apu/cu柔性复合薄膜的厚度为0.2-0.8mm。
本发明还提供了一种上述的具有介电常数的apu/cu柔性复合薄膜在制备电子器件中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明利用丙烯酸聚氨酯优异的耐温性，通过掺杂铜粉，在保证工艺简便、制造成本低的前提下得到了一种近乎不受温度和频率影响且具有一定介电常数、低损耗的柔性复合薄膜。本发明扩展了高分子基介电材料在温变，中低频等相对恶劣环境的适用范围，工艺流程简易，成本较低。本发明拓宽了电气电子器件的使用局限，为以后的微电子领域集成化发展起到了一定的推进作用。
附图说明
图1为制得的apu/cu柔性复合薄膜的介电常数与频率关系图；
图2为制得的apu/cu柔性复合薄膜的介电常数与温度关系图(50khz下)。
具体实施方式
以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本发明，并不是对本发明保护范围的限制。
本发明提供了一种具有介电常数的apu/cu柔性复合薄膜的制备方法，其包括以下步骤：
步骤1：将铜粉加入到丙烯酸聚氨酯中，并进行机械搅拌；优选地，丙烯酸聚氨酯与铜粉的体积比为(81-99)：(1-19)；机械搅拌的时间为10-60分钟；
步骤2：将机械搅拌后的溶液进行超声震荡；优选地，超声震荡的时间为10-60分钟；
步骤3：将超声震荡后的溶液喷涂在基板上；优选地，所述喷涂的方法为：将超声震荡后的溶液添加到喷枪，使用喷枪喷涂在基板上；所述基板为聚四氟乙烯板；
步骤4：室温下冷却，制得具有介电常数的apu/cu柔性复合薄膜；优选地，室温下冷却的时间为24-60小时。
本发明还提供了一种上述的制备方法制备得到的具有介电常数的apu/cu柔性复合薄膜；优选地，该apu/cu柔性复合薄膜的厚度为0.2-0.8mm。
本发明还提供了一种上述的具有介电常数的apu/cu柔性复合薄膜在制备电子器件中的应用。
实施例1：
(1)称量丙烯酸聚氨酯9克，铜粉1克(换算成体积单位为99:1)；
(2)将称量好的铜粉加入到丙烯酸聚氨酯中，并进行机械搅拌30分钟；
(3)将机械搅拌后的溶液进行超声震荡30分钟；
(4)将超声震荡后的溶液添加到高粘度喷枪，使用喷枪喷在已准备好的聚四氟乙烯板上；
(5)室温下冷却48小时，得到apu/cu柔性复合薄膜。
实施例2：
(1)称量丙烯酸聚氨酯7克，铜粉3克(换算成体积单位为96:4)；
(2)将称量好的铜粉加入到丙烯酸聚氨酯中，并进行机械搅拌30分钟；
(3)将机械搅拌后的溶液进行超声震荡30分钟；
(4)将超声震荡后的溶液添加到高粘度喷枪，使用喷枪喷在已准备好的聚四氟乙烯板上；
(5)室温下冷却48小时，得到apu/cu柔性复合薄膜。
实施例3：
(1)称量丙烯酸聚氨5克，铜粉5克(换算成体积单位为91:9)；
(2)将称量好的铜粉加入到丙烯酸聚氨酯中，并进行机械搅拌30分钟；
(3)将机械搅拌后的溶液进行超声震荡30分钟；
(4)将超声震荡后的溶液添加到高粘度喷枪，使用喷枪喷在已准备好的聚四氟乙烯板上；
(5)室温下冷却48小时，得到apu/cu柔性复合薄膜。
实施例4：
(1)称量丙烯酸聚氨酯3克，铜粉7克(换算成体积单位为81:19)；
(2)将称量好的铜粉加入到丙烯酸聚氨酯中，并进行机械搅拌30分钟；
(3)将机械搅拌后的溶液进行超声震荡30分钟；
(4)将超声震荡后的溶液添加到高粘度喷枪，使用喷枪喷在已准备好的聚四氟乙烯板上；
(5)室温下冷却48小时，得到apu/cu柔性复合薄膜。
将本发明实施例1-4制备的apu/cu柔性复合薄膜的温变/频变-介电性能通过agilente4980al测试表以及配套变温控制台测试(测室温度为40至105℃)，结果如图1和图2所示。由图可知，本发明利用丙烯酸聚氨酯优异的耐温性，通过掺杂铜粉，在保证工艺简便、制造成本低的前提下得到了一种近乎不受温度和频率影响且具有一定介电常数、低损耗的柔性复合薄膜。本发明扩展了高分子基介电材料在温变，中低频等相对恶劣环境的适用范围，工艺流程简易，成本较低。本发明拓宽了电气电子器件的使用局限，为以后的微电子领域集成化发展起到了一定的推进作用。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。