一种通过界面变化调控介电常数的可变电容器的制作方法

本发明涉及可调电容技术领域，尤其涉及一种通过界面变化调控介电常数的可变电容器。

背景技术：

可调电容在电子技术领域具有很重要的应用，特别是在移动通信系统，如谐振电路、可调谐滤波器、移相器、可调谐阻抗匹配网络、低噪声放大器、压控振荡器等领域具有重要应用。一般的对于平行板电容器来说，电容计算公式可知电容c与电介质的介电常数、两极板的面积以及两极板的间距有关，所以可以通过定量的改变这几个参数来改变电容的大小。

现有的可调电容可以分为手动调控式和自动调控式。手动调控式主要是是通过手动改变电容两极板的面积、间距或极板间的电介质的种类来改变电容的大小，但这种可调电容器体积大，只能手动调控，应用范围有限。而自动调控式又可以分为基于mems可调电容、基于铁电陶瓷薄膜的可调电容和变容二极管，其中mems可调电容的驱动方式有静电驱动、压电驱动、电磁驱动、热驱动、压阻驱动等方式，具有可调范围大，高q值的优点，但是结构比较复杂，制造工艺和流程复杂，价格昂贵；铁电陶瓷电容和变容二极管主要是通过对两极板施加直流电压偏置来改变电介质的介电常数从而调节电容，具有制造工艺比较简单，结构比较简单等优点，但是电容可调范围比较小。

近年来专家学者都将研究的重点放在了复合介电材料上，复合材料中纳米粒子的形貌和分布对复合物的介电性能的影响已经被广泛的研究，在聚合物基复合介电材料体系中填料的尺寸、形貌以及填料和基体间的界面等因素都会影响复合材料的介电性能。如何制备出电容的调节方式简单、结构简单、制造比较容易的电容器一直研究的重点。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种通过界面变化调控介电常数的可变电容器，通过动态调控电介质材料两种材料的界面来改变电介质的介电常数从而改变电容器电容，具有电容的调节方式简单、结构简单、制造比较容易等优点。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种通过界面变化调控介电常数的可变电容器，包括设置在第一金属极板1和第二金属极板2之间的电介质，电介质是由第一电介质3和第二电介质4复合而成，第一电介质3和第二电介质4具有不同的介电常数ε1，ε2，其中第二电介质4的形状在外界条件变化下能够发生改变。

所述的第一电介质3所用材料为柔性聚合物或以柔性聚合物为基体以介电陶瓷粒子、导电粒子、碳纳米管为填料的复合介电材料，其中柔性聚合物包括但不限于pi、ptfe、p(vdf-trfe)、[p(vdf-trfe-ctfe)]，填料包括但不限于batio3、pbtio3、ccto、ag、al、cu、ni、zn、fe。

所述的第二电介质4所用材料属于能够刺激光场、电磁场、温度或ph响应材料，包括但不限于响应型水凝胶、介电弹性体、形状记忆聚合物。

所述的外界条件变化为温度、电磁场、压力或ph的变化。

所述的第一金属极板1和第二金属极板2材料为金、铂、银、铜、铝或钛。

本发明的有益效果为：本发明仅由两种不同的电介质组合而成，不涉及到复杂的结构设计，因此电容器具有结构简单、制造比较容易、电容的调节方式简单等优点。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图，其中(a)是第一电介质3和第二电介质4的界面没有发生变化前的示意图；(b)是外界条件变化下后，第一电介质3和第二电介质4的界面发生变化后的示意图。

图2是本发明实施例2的结构示意图。

图3是本发明实施例3的第一电介质3和第二电介质4的界面形式示意图。

图4是本发明实施例4的第一电介质3和第二电介质4的界面形式示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。

实施例1，参照图1，一种通过界面变化调控介电常数的可变电容器，包括第一金属极板1和第二金属极板2以及两金属极板之间的电介质，电介质是由第一电介质3和第二电介质4复合而成，第二电介质4成单列包裹在第一电介质3内，第一电介质3和第二电介质4具有不同的介电常数ε1，ε2，其中第二电介质4的形状在外界条件变化下能够发生改变，从而改变第一电介质3和第二电介质4的接触界面，进而电介质的等效介电常数就会发生改变，从而改变电容器的电容。

所述的第一电介质3所用材料为柔性聚合物或以柔性聚合物为基体以介电陶瓷粒子为填料的复合介电材料，其中柔性聚合物包括但不限于pi、ptfe、p(vdf-trfe)、[p(vdf-trfe-ctfe)]，填料包括但不限于batio3、pbtio3、ccto。

所述的第二电介质4所用材料属于电场或磁场驱动智能材料，包括但不限于介电弹性体、ipmc等材料。

所述的第一金属极板1和第二金属极板2材料为金、铂、银、铜、铝或钛。

实施例2，参照图2，一种通过界面变化调控介电常数的可变电容器，包括在第一金属极板1和第二金属极板2以及两金属极板之间的电介质，以及第二金属极板2上的灯光通道5和外置的led灯6；电介质是由第一电介质3和第二电介质4复合而成，所述的第一电介质3和第二电介质4成垂直上下设置，第一电介质3和第二电介质4具有不同的介电常数ε1和ε2，其中第二电介质4的形状在光照强度变化下发生改变，从而改变第一电介质3和第二电介质4的接触界面，进而电介质的等效介电常数就会发生改变，从而改变电容器的电容。

所述的第一电介质3所用材料为柔性聚合物或以柔性聚合物为基体以导电粒子、碳纳米管为填料的复合介电材料，其中柔性聚合物包括但不限于pi、ptfe、p(vdf-trfe)、[p(vdf-trfe-ctfe)]，填料包括但不限于ag、al、cu、ni、zn、fe。

所述的第二电介质4所用材料属于光场响应智能材料，将led灯6发出的光通过灯光通道5对第二电介质4施加作用，进而改变第二电介质4的形状，第二电介质4包括但不限于响应型水凝胶、形状记忆聚合物等材料。

所述的第一金属极板1和第二金属极板2材料为金、铂、银、铜、铝或钛。

实施例3，参照图3，所述的第一电介质3和第二电介质4成水平左右设置。

实施例4，参照图4，所述的第二电介质4成阵列包裹在第一电介质3内。

技术特征：

技术总结
一种通过界面变化调控介电常数的可变电容器，包括设置在第一金属极板和第二金属极板之间的电介质，电介质是由第一电介质和第二电介质复合而成，第一电介质和第二电介质具有不同的介电常数ε1，ε2，其中第二电介质的形状在外界条件变化下能够发生改变，本发明仅由两种不同的电介质组合而成，通过动态调控电介质材料两种材料的界面来改变电介质的介电常数从而改变电容器电容，不涉及到复杂的结构设计，具有结构简单、制造比较容易、电容的调节方式简单等优点。

技术研发人员：蒋维涛;刘红忠;牛东;王方园;张雅君;韩捷;陈邦道;史永胜;尹磊
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2018.12.24
技术公布日：2019.05.07