《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。

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。

图2自愈合聚合物材料介电失效的有限元分析

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

来源：高分子科学前沿

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