硅橡膠介電彈性體復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、硅橡膠介電彈性體復(fù)合材料在介電彈性體研究領(lǐng)域中研究最為廣泛，具有模量低、介電常數(shù)高、彈性能量密度高、應(yīng)變響應(yīng)速度快、加工性好等優(yōu)點(diǎn)，有著良好的應(yīng)用前景。本文分別制備了硅膠/二氧化鈦和硅膠/聚乙二醇復(fù)合材料，研究了二氧化鈦和聚乙二醇對(duì)硅膠介電性能、力學(xué)性能以及電致應(yīng)變性能的影響。主要內(nèi)容如下:
　　 1、以液體硅膠DC3481為基體，分別以微米金紅石型二氧化鈦(μ-TiO2)、納米金紅石型二氧化鈦(n-TiO2)和納米混合型二氧化

2、鈦(Mix-TiO2)為填料，通過(guò)溶液室溫硫化法制備了硅膠/TiO2復(fù)合材料薄膜。首先將30份這三種不同類型的TiO2分別添加到硅膠中，這三種不同類型TiO2與硅膠的復(fù)合材料的介電常數(shù)、楊氏模量均高于純硅膠。兩種金紅石型TiO2復(fù)合材料的介電常數(shù)最高，比純硅膠提高了80％，金紅石型微米TiO2復(fù)合材料的優(yōu)化指數(shù)（介電常數(shù)與楊氏模量的比值）最高，因此在50V/μm驅(qū)動(dòng)電壓下其電致應(yīng)變達(dá)到18％，比純硅膠高出50％。
　　 然后分別

3、添加10、20、30phr微米金紅石型TiO2到硅膠中，研究了其用量對(duì)硅膠介電、力學(xué)、電致應(yīng)變等性能的影響，復(fù)合材料的模量與介電常數(shù)隨TiO2用量增加會(huì)持續(xù)提高，30份TiO2與硅膠復(fù)合材料的優(yōu)化指數(shù)最高，其電致應(yīng)變也最高。將實(shí)際電致應(yīng)變與理論計(jì)算值進(jìn)行了對(duì)比分析，闡述了介電損耗和力學(xué)損耗對(duì)電致應(yīng)變的影響。
　　 2、以液體硅膠DC3481為基體，分別以重均分子量為600和1500的聚乙二醇(PEG)為填料，通過(guò)溶液室溫硫化法制

4、備硅膠/PEG復(fù)合材料。首先分別將5phr這兩種不同分子量的PEG添加到硅膠中，這兩種復(fù)合材料的介電常數(shù)均高于純硅膠，PEG1500/硅膠復(fù)合材料的介電常數(shù)最高，比純硅膠高出50％。PEG600/硅膠的楊氏模量低于純硅膠，PEG1500/硅膠復(fù)合材料的模量高于純硅膠。這是由于PEG600為液態(tài)，具有增塑作用，能夠降低分子間力，PEG1500為半結(jié)晶結(jié)構(gòu)具有增強(qiáng)的作用。最終PEG600/硅膠復(fù)合材料的優(yōu)化指數(shù)高于純硅膠，PEG1500/硅

5、膠復(fù)合材料的優(yōu)化指數(shù)低于純硅膠，導(dǎo)致PEG600/硅膠的電致應(yīng)變最高，PEG1500/硅膠的電致應(yīng)變最低。
　　 然后分別添加2、5、8份PEG600到硅膠中，研究PEG600用量對(duì)硅膠介電、力學(xué)和電致應(yīng)變性能的影響。隨著PEG600用量增加，復(fù)合材料的介電常數(shù)持續(xù)提高，模量持續(xù)下降，電致應(yīng)變持續(xù)提高。但是復(fù)合材料的體積電阻率也持續(xù)下降，使復(fù)合材料的擊穿強(qiáng)度下降。此外，將理論計(jì)算應(yīng)變與實(shí)際電致應(yīng)變進(jìn)行了比較分析，討論了介電常數(shù)、