低模量高介電常數(shù)介電彈性體的合成及性能.pdf

1、介電彈性體作為一種新型的電致驅(qū)動材料，自20世紀90年代被發(fā)現(xiàn)以來，吸引了廣大研究者的研究興趣。與其他驅(qū)動器材料相比，介電彈性體具有獨特的性能優(yōu)勢，如:大的驅(qū)動應(yīng)變、高的驅(qū)動能密度、應(yīng)變響應(yīng)時間快、低介電損耗以及良好的耐溫耐濕性。這些優(yōu)異的性能賦予了介電彈性體廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和巨大的應(yīng)用潛能。同時，介電彈性體的發(fā)展也面臨著許多挑戰(zhàn)，介電常數(shù)和楊氏模量成為提高介電彈性體性能的關(guān)鍵因素。本課題旨在合成一種同時具有高介電常數(shù)和低楊氏模量的介電彈

2、性體，其研究內(nèi)容以及結(jié)果如下:
　　1、利用HDI和PTMG合成出了不同NCO/OH比值以及不同擴鏈劑來擴鏈的聚氨酯彈性體。利用傅里葉紅外光譜分析對其結(jié)構(gòu)進行了表征，并考察了聚氨酯彈性體的熱性能、力學(xué)性能、介電性能以及電致形變性能。實驗發(fā)現(xiàn)，不同NCO/OH比值的聚氨酯彈性體，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度隨著NCO/OH比值的升高而升高，并且該系列聚氨酯彈性體的楊氏模量隨著NCO/OH比值的升高先升高后降低，但總體來說，模量較高，最低的模量也

3、有6.73MPa。同時，NCO/OH比值的變化對材料的介電常數(shù)影響不大，其介電常數(shù)比其他聚氨酯彈性體(ε約為3～6)高了至少33％，達到了8左右。在不同擴鏈劑制備的聚氨酯體系中，擴鏈劑長度越長，聚氨酯彈性體的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度越低，介電常數(shù)也越低，從最高的7.35下降到3.03。雖然其模量也有所下降，但介電常數(shù)下降的速度更快，導(dǎo)致介電常數(shù)與楊氏模量的比值下降，不利于電致形變的產(chǎn)生?？傮w來說，我們合成出了一種介電常數(shù)高于其他聚氨酯材料的彈性體

4、，然而其模量問題沒有得到徹底解決，這仍需要進一步的探索。
　　2、利用CA和PEG合成出一系列PEC聚酯彈性體并探究了其性能。結(jié)果表明，PEC具有相當(dāng)高的介電常數(shù)，達到了21，這幾乎高于其他所有的介電彈性體的基體材料。隨著PEC聚酯彈性體中CA含量的降低，其介電常數(shù)會稍稍下降，但模量也會隨之下降。隨著PEG與CA比值從3∶2下降到1∶1，其聚合物的模量從1.42MPa下降了一半，降至0.70MPa。因而PEG/CA為1∶1時，PE