Influencia del método de procesamiento en las propiedades dieléctricas de compuestos epoxi-BaTiO3

Abstract

Los cambios en las propiedades dieléctricas de materiales compuestos epoxi-BaTiO3 procesados a través de las técnicas de dipping y colada fueron estudiados analizando la influencia de cada procesamiento sobre los fenómenos de relajación y en los cambios de la constante dieléctrica. Se utilizó BaTiO3 dopado con Nb2O5 y una resina epoxi comercial. El polvo dopado fue molido en un molino planetario, mientras que la resina fue diluida en tetrahidrofurano (THF) para reducir su viscosidad y facilitar el procesamiento. Los porcentajes de THF fueron de 60% p/p para los sistemas preparados por dipping y 9% p/p para aquellos conformados por colada. Los compuestos fueron preparados mezclando los componentes mediante un agitador mecánico y depositando una película uniforme por inmersión (dipping) sobre un sustrato de vidrio o por colada en moldes de vidrio. Las mediciones dieléctricas se realizaron desde 20 Hz a 1 MHz y desde 20ºC a 120ºC. Se observaron fenómenos de relajación generados por los dominios de la resina. En los sistemas preparados mediante dipping la mayor concentración de THF ayudó a reducir las frecuencias de relajación. Por último, la microestructura fue observada mediante Microscopía Electrónica de Barrido. Los resultados demostraron que la incorporación del cerámico incrementó la cantidad de defectos.

Epoxy resin - BaTiO3 composites were obtained by two different processing techniques: dipping and casting, respectively. Composite dielectric properties were studied in order to analyze the influence of each process on the relaxation phenomena and on the dielectric constant variation. Epoxy and Nb2O5-doped BaTiO3 were chosen because of their good dielectric properties. Epoxy was diluted using tetrahydrofuran (THF) as solvent in order to reduce matrix viscosity and to help during mixing. Ceramic particles were milled using a planetary mill. The percentages of THF were 60%wt for systems prepared by dipping and 9%wt for those conformed by casting. The components were mixed altogether using mechanical stirring. Glass plates, previously sputtered with gold electrodes, were immersed into the composite mixture (dipping). Suitable glass molds were used for those composites conformed by the pouring technique. Dielectric measurements were performed from 25 Hz to 1 MHz and from 20ºC to 120ºC. It was found that the final materials had high permittivities and a strong dependence with filler concentration. Electrical relaxation was generated by resin dominions detected in the composites and it was influenced by temperature. Systems prepared by dipping with high THF concentration had lower relaxation frequencies. The microstructure was observed using scanning electron microscopy (SEM). It showed that higher ceramic concentration increased the defects quantity.