隨著科技信息技術的不斷發展，微電子器件逐步走向小型化和輕型化，對作為微電子器件重要組成部分的電介質材料的要求也日益提高，要求其有較高的介電常數、較低的介電損耗以及良好的溫度穩定性等[1]。所謂的高介電常數材料是指介電常數大于SiO2 (介電常數為3.9)的介電材料的泛稱[2]。目前主要是指具有鈣鈦礦相結構的鈦酸鋇系和鈦酸鉛系材料，介電常數可達1?000以上，其高介電常數主要來源于鐵電材料的晶體結構和非線性的介電現象[3]。傳統的介質材料主要包括有機聚合物材料和無機陶瓷材料等。常見的陶瓷材料有鈦酸鋇(BaTiO3)、鈮鎂酸鉛(PMN-PT)、鈦酸鍶鋇(Ba0.65Sr0.35TiO3)等。在常溫下，當測試頻率為100?Hz時，BaTiO3，PMN-PT，Ba0.65Sr0.35TiO3的介電常數分別為1?700，4?200，18?476[4–6]等。而近年來報道的CaCu3Ti4O12 (CCTO)鐵電陶瓷材料具有超高的介電常數(室溫、1?kHz頻率下高達10?000)、顯著的介電可調性、良好的溫度穩定性以及電流電壓非線性效應等獨特性能，具有良好的應用前景，從而引起了研究者的廣泛關注[7–8]。然而高介電陶瓷普遍存在的加工性差、制備工藝復雜和能耗高等缺點限制了它們的應用。

聚合物電介質材料大多擁有介電損耗低、擊穿強度高、韌性好、易于機械加工的優點。近年來，引起研究人員關注的聚合物主要有聚酰亞胺(介電常數為3.4)、聚四氟乙烯(介電常數為2.0)、聚偏氟乙烯(介電常數為9.5)等[9]。相比于其它聚合物材料，聚偏氟乙烯(PVDF)擁有相對高的介電常數，此外還具備高韌性、高強度和高硬度等特點，是一種性能優良的熱塑性高分子材料和膜材料[10–11]。雖然PVDF具有良好的柔韌性和易成膜等優點，但是由于其介電常數低，很大程度上限制了其在各方面的應用[12]。

為了彌補單一組分電介質材料的缺陷，將兩種或兩種以上的材料混合制備具有優越特性的復合材料是當前材料科學與工程領域的重要方法之一[13]。例如Chao Xiaoliang等[14]通過溶膠凝膠法和溶液混合熱壓法先后制備了CCTO和PVDF／CCTO復合材料，研究發現，在室溫、頻率為100?Hz的測試條件下，添加CCTO質量分數依次為0%，10%，20%，30%，40%，50%時，復合材料的介電常數分別為10，18，20，25，41，60。復合材料的介電損耗雖也隨著CCTO的增加而增大，但影響并不很大，純PVDF的介電損耗為0.03，當CCTO增加到50%時復合材料的介電損耗為0.06。

為了進一步提高PVDF／CCTO復合材料的介電性能，西安科技大學通過在CCTO中摻雜不同含量的Ni來取代CCTO中的Ca離子，研究了PVDF／Ca1-x NixCu3Ti4O12 (CNCTO)復合材料的顯微結構和介電性能，取得了較好的效果。

Ni(NO3)2·6H2O，Cu(NO3)2·3H2O，N，N–二甲基甲酰胺(DMF)：分析純，廣東光華科技股份有限公司；

Ca(NO3)2·4H2O：分析純，天津天力化學試劑有限公司；

鈦酸丁酯：分析純，天津市科密歐化學試劑有限公司；

無水乙醇：分析純，山西同杰化學試劑有限公司；

PVDF：Solef6008，蘇威(上海)有限公司。

磁力攪拌器：HJ–4A型，常州榮華儀器制造有限公司；

馬弗爐：Sx-4–10型，北京科偉永興儀器有限公司；

恒溫油浴鍋：DF–101S型，金壇市水北康輝實驗儀器廠；

熱壓機：R–3201型，武漢啟恩科技發展有限公司；

掃描電子顯微鏡(SEM)：JSM-7000F型，日本電子株式會社；

X射線衍射(XRD)儀：D8 Advance型，德國布魯克公司；

阻抗分析儀：Agilent 4294A型，美國安捷倫公司。

采用溶膠凝膠法制備CNCTO (x=0，0.1，0.2，0.3，0.5，1)陶瓷粉體。生成總量為0.01?mol CNCTO，首先按化學計量比精確稱取Cu(NO3)2·3H2O，Ca(NO3)2·4H2O以及Ni(NO3)2·6H2O溶于25?mL乙醇中，用磁力攪拌器攪拌形成均勻藍色溶液A。然后精確量取13.6?mL鈦酸丁酯溶于20?mL乙醇中，用磁力攪拌器攪拌形成淡黃色的均勻溶液B，在溶液A中加入少量的冰乙酸，將A，B兩種溶液混合，用磁力攪拌器攪拌形成均一溶液，再加入適量的冰乙酸、水和檸檬酸調節pH值控制在1～1.5之間，反應形成凝膠。凝膠后靜置陳化24?h，然后在120℃恒溫油浴鍋中烘干，在900℃的馬弗爐中煅燒10?h，得到CNCTO陶瓷粉體，最后用61?μm（240目）的標準篩進行分篩操作。

按照PVDF和CNCTO的總質量為2.5?g，制備CNCTO質量分數依次為40%，50%和60%的PVDF／CNCTO復合材料。首先將一定質量分數的CNCTO加入到DMF中，用磁力攪拌器攪拌30?min，得到CNCTO分散液。之后將對應的PVDF加入到DMF中，用磁力攪拌器攪拌使其變成均一透明溶液。將PVDF的DMF溶液加入到CNCTO分散液中，用磁力攪拌器攪拌7?h，得到均勻的渾濁溶液。將該溶液在電爐上加熱攪拌至膠狀，然后將其放置在80℃的鼓風干燥箱中干燥8?h得到復合薄膜。將薄膜用剪刀剪成碎片，在200℃／10?MPa條件下熱壓成型。

采用溶膠凝膠法制備了Ni摻雜量分別為0，0.1，0.2，0.3，0.5，1的CNCTO陶瓷粉體，采用溶液共混法制備了PVDF／CNCTO復合材料，研究了Ni摻雜量對CNCTO陶瓷粉體和PVDF／CNCTO復合材料微觀結構和介電性能的影響，得出以下結論：

(1)由SEM和XRD可以看出，當Ni摻雜量為0.1～0.5時，CNCTO陶瓷粉體的晶體結構并未發生明顯的變化，但晶粒大小發生變化。當Ni摻雜量增加到1時，陶瓷晶體形貌發生變化，晶體的結構可能發生改變，說明Ni摻雜量不能過高，否則將會導致晶體結構發生變化。

(2)隨著CNCTO含量的增加，PVDF／CNCTO復合材料的介電常數和介電損耗均增大。復合材料的介電常數隨著頻率的升高而降低，介電損耗則隨著頻率的升高先降低后升高。當Ni摻雜量為0.1、CNCTO填充質量分數為60%時，在100?Hz下，復合材料的介電常數雖然有所增大，但介電損耗也伴隨著增大。當Ni摻雜量繼續升高后，介電損耗雖然有所降低，但介電常數也伴隨著降低。當Ni摻雜量增加到1時，復合材料的介電損耗曲線在低頻范圍內與Ni其它摻雜量的介電損耗曲線不同，這可能與它的晶體結構發生變化有關。