本發明涉及薄膜電容器，尤其涉及一種自修復薄膜電容器的制備方法。

背景技術：

1、薄膜電容器作為一種重要的電子元件，廣泛應用于各種電子設備中，尤其是在電力電子、通訊設備和汽車電子等領域，薄膜電容器的失效機制之一是局部擊穿，尤其是在高壓或過載條件下，局部擊穿通常是由于電介質材料的某些區域發生電場過強導致的材料損傷或電介質本身的缺陷，當電介質材料的局部區域承受的電場強度超過其耐受極限時，材料會發生擊穿現象，導致電流短路和電介質的局部損壞，這種擊穿不僅會導致電容器的導電性能喪失，還會使其承載能力下降，嚴重時會導致整個電容器失效；

2、目前，大多數薄膜電容器在發生局部擊穿后無法恢復其導電性能，這主要是因為傳統材料和設計缺乏有效的自修復機制，在擊穿發生后，電容器的內部電路路徑被破壞，傳統的電介質材料無法在擊穿后快速恢復其原有的絕緣性和導電性能，因此，電容器一旦遭遇局部擊穿，其性能無法恢復，導致器件失效，甚至對整個電路系統的穩定性產生嚴重影響。

技術實現思路

1、本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

2、為此，本發明的目的在于提出一種自修復薄膜電容器的制備方法，能夠引入含有導電材料和修復劑的微膠囊涂層設計，當局部擊穿發生時，微膠囊在電場或熱效應的作用下釋放其內容物，迅速填補損傷區域并重建導電路徑，從而實現電容器的快速自修復，大幅提高其可靠性和使用壽命。

3、為達到上述目的，本發明提出了一種自修復薄膜電容器的制備方法，包括以下步驟：

4、s1、基材表面處理，將聚合物薄膜基材依次使用去離子水、無水乙醇和表面活性劑溶液進行超聲清洗，清除表面殘留雜質，使用氧氣與氬氣混合氣體的等離子體對基材表面處理，增強表面極性和化學活性，處理時間為60～90秒，在處理后的薄膜表面噴涂硅烷偶聯劑，形成增強附著力的功能層；

5、s2、導電金屬層沉積，通過磁控濺射法或電子束蒸鍍法，在基材表面沉積厚度為10-50納米的導電金屬層，所述導電金屬為鋁、銅或銀，沉積過程中實時監控沉積速率和膜厚均勻性，確保金屬層表面粗糙度ra值小于5納米；

6、s3、自修復涂層制備，配制含微膠囊的涂覆液，所述微膠囊采用殼聚糖、聚乳酸或聚氨酯作為壁材，芯材包括導電材料和修復劑，使用靜電噴涂或浸涂法將涂覆液均勻覆蓋在導電金屬層表面，微膠囊粒徑為1-3微米，涂層厚度為1-10微米；

7、s4、涂層固化與增強處理，涂覆后的薄膜在80-150°c環境下固化，初期80-100°c固化1—2小時，隨后在120-150°c固化0.5—1小時，在涂層表面噴涂防潮涂層，所述涂層材料為氟化聚合物或硅基材料；

8、s5、疊層與封裝，多層涂覆薄膜進行疊層，疊層之間設置聚酰亞胺或聚酯薄膜構成的絕緣層，其厚度為1-5微米，疊層組件通過真空熱壓法進行封裝，封裝材料為添加納米填料的硅橡膠，封裝溫度為80-120°c，壓力為0.1-0.5?mpa。

9、本發明的自修復薄膜電容器的制備方法，通過引入微膠囊涂層和優化的制備工藝，能夠在局部擊穿后迅速修復導電路徑，顯著提高了電容器的可靠性與使用壽命，該技術方案不僅有效解決了傳統薄膜電容器無法自我修復的問題，還在多種環境條件下展現出優異的穩定性和抗擊穿性能。

10、另外，根據本發明上述提出的具有快速定型及翻面功能的油炸爐還可以具有如下附加的技術特征：

11、具體地，所述基材表面處理中的等離子體氣體體積比為1:1，處理時間為60～90秒，以實現最佳的表面活性和極性。

12、具體地，所述導電金屬層沉積采用閉環控制系統實時監控沉積速率和厚度，沉積速率為0.8-1.5納米/秒，基材溫度為30-40°c。

13、具體地，所述導電金屬層沉積采用閉環控制系統實時監控沉積速率和厚度，沉積速率為0.8-1.5納米/秒，基材溫度為30-40°c。

14、具體地，所述微膠囊通過乳液聚合法制備，粒徑為1-3微米，殼層厚度為50-200納米，并通過調整乳化劑比例和攪拌速率控制粒徑均勻性。

15、具體地，所述涂層固化步驟中，固化初期添加紫外光固化處理，以加速涂層交聯反應，提高固化效率和表面均勻性。

16、具體地，所述疊層組件的絕緣層材料為高介電常數聚酰亞胺，其介電常數范圍為3.5-5.0，疊層壓合溫度為100-120°c。

17、具體地，所述封裝步驟中，封裝材料為添加質量分數5%～10%二氧化硅的硅橡膠，以提升封裝的導熱性和機械強度。

18、具體地，所述自修復涂層在電場作用下微膠囊釋放導電材料和修復劑的時間小于5秒，釋放后導電路徑的恢復率超過90%，修復效果可重復5次以上而性能無顯著下降。

19、具體地，所述薄膜電容器在溫度范圍為-40°c至85°c、相對濕度為30%～90%的環境中運行5000小時后，電容值的變化幅度小于1%，并通過局部擊穿測試驗證其自修復性能優于傳統薄膜電容器。

20、本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

技術特征：

1.一種自修復薄膜電容器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的自修復薄膜電容器的制備方法，其特征在于，所述基材表面處理中的等離子體氣體體積比為1:1，處理時間為60～90秒，以實現最佳的表面活性和極性。

3.根據權利要求1所述的自修復薄膜電容器的制備方法，其特征在于，所述導電金屬層沉積采用閉環控制系統實時監控沉積速率和厚度，沉積速率為0.8-1.5納米/秒，基材溫度為30-40°c。

4.根據權利要求1所述的自修復薄膜電容器的制備方法，其特征在于，所述導電金屬層沉積采用閉環控制系統實時監控沉積速率和厚度，沉積速率為0.8-1.5納米/秒，基材溫度為30-40°c。

5.根據權利要求1所述的自修復薄膜電容器的制備方法，其特征在于，所述微膠囊通過乳液聚合法制備，粒徑為1-3微米，殼層厚度為50-200納米，并通過調整乳化劑比例和攪拌速率控制粒徑均勻性。

6.根據權利要求1所述的自修復薄膜電容器的制備方法，其特征在于，所述涂層固化步驟中，固化初期添加紫外光固化處理，以加速涂層交聯反應，提高固化效率和表面均勻性。

7.根據權利要求1所述的自修復薄膜電容器的制備方法，其特征在于，所述疊層組件的絕緣層材料為高介電常數聚酰亞胺，其介電常數范圍為3.5-5.0，疊層壓合溫度為100-120°c。

8.根據權利要求1所述的自修復薄膜電容器的制備方法，其特征在于，所述封裝步驟中，封裝材料為添加質量分數5%～10%二氧化硅的硅橡膠，以提升封裝的導熱性和機械強度。

9.根據權利要求1所述的自修復薄膜電容器的制備方法，其特征在于，所述自修復涂層在電場作用下微膠囊釋放導電材料和修復劑的時間小于5秒，釋放后導電路徑的恢復率超過90%，修復效果可重復5次以上而性能無顯著下降。

10.根據權利要求1所述的自修復薄膜電容器的制備方法，其特征在于，所述薄膜電容器在溫度范圍為-40°c至85°c、相對濕度為30%～90%的環境中運行5000小時后，電容值的變化幅度小于1%，并通過局部擊穿測試驗證其自修復性能優于傳統薄膜電容器。

技術總結
本發明公開了一種自修復薄膜電容器的制備方法，包括將聚合物薄膜基材依次使用去離子水、無水乙醇和表面活性劑溶液進行超聲清洗，清除表面殘留雜質，使用氧氣與氬氣混合氣體的等離子體對基材表面處理，增強表面極性和化學活性，處理時間為60～90秒，在處理后的薄膜表面噴涂硅烷偶聯劑，形成增強附著力的功能層，通過磁控濺射法或電子束蒸鍍法，在基材表面沉積厚度為10?50納米的導電金屬層，所述導電金屬為鋁、銅或銀，沉積過程中實時監控沉積速率和膜厚均勻性，由此，當局部擊穿發生時，微膠囊在電場或熱效應的作用下釋放其內容物，迅速填補損傷區域并重建導電路徑，從而實現電容器的快速自修復，大幅提高其可靠性和使用壽命。

技術研發人員：方棋,李育飛,陳育勤,盧紅偉,劉潤園,楊詩佳,董綺敏,何山林
受保護的技術使用者：平湖市浙江工業大學新材料研究院
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24