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《先进功能材料》智能介电弹性体驱动器:电场与力学自愈合

介电弹性体由于具有质量轻,柔韧性好,高能量密度以及响应迅速等优良特性,在驱动器,软体机器人,电子皮肤,人工肌肉,能量采集等领域具有重要的应用前景。常规驱动电压一般 > 1kV,容易使材料发生介电击穿,同时材料在使用时不可避免地产生内部局部损伤,也会导致材料失效从而缩短使用寿命。采用具有自愈功能的介电智能材料,能使其自发进行自我修复,从而延长电容器使用寿命。

英国华威大学 (University of Warwick)的Chaoying Wan 课题组 (通讯作者)及其博士生Chris Ellingford联合英国巴斯大学(University of Bath)的张妍博士(Yan Zhang, 第一作者)和 Chris Bowen教授等研究人员,通过一步法改性商品化热塑性弹性体,制备了一种具有高介电和自愈合功能的新型弹性体材料,首次报道了其电学与机械(图1)自愈合能力以及驱动性能,研究成果近期发表在Advanced Functional Material上

《先进功能材料》智能介电弹性体驱动器:电场与力学自愈合

图1MGSBS的力学损伤及其修复过程。

自愈后的材料在“伤口”界面处有一定的杂质或空气,当对材料施加电压时,电场会在这些低介电常数的区域集中,使得愈合后的材料在发生介电击穿时依然在这些“伤口”区域,如图2的模拟结果所示。将材料在33 %进行预拉伸制成介电驱动器,其驱动性能结果显示经介电击穿后并自我修复完的材料有67 %的恢复水平,经力学损伤后并自我修复完的材料具有损伤前材料介电强度的39 %,如图3。

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图2自愈合聚合物材料介电失效的有限元分析

《先进功能材料》智能介电弹性体驱动器:电场与力学自愈合

图3 基于MGSBS介电聚合物材料的驱动器及其自愈合能力

研究报告发表于《先进功能材料》杂志。

全文链接:

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201808431

《先进功能材料》智能介电弹性体驱动器:电场与力学自愈合

来源:高分子科学前沿

投稿 荐稿 合作:editor@polysci.cn

原创文章,作者:高分子科学前沿,如若转载,请注明出处:http://www.zgsmx.cn/10825.html

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