含TiO2 @ SiO2核壳纳米结构的有机硅弹性体复合材料的增强机电性能

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:08
文章英文标题
Enhanced Electromechanical Property of Silicone Elastomer Composites Containing TiO2@SiO2 Core-Shell Nano-Architectures
正文
介电弹性体( DE )是一类很有前途的场激活电活性聚合物。然而,其显著的机电驱动特性总是在巨大的电压下获得,这极大地限制了DE的潜在应用。本工作采用经典Stöber法制备了结构良好的核壳型TiO2 @ SiO2纳米颗粒。通过溶液共混和压模工艺制备了一系列TiO2 @ SiO2纳米结构填充聚二甲基硅氧烷( PDMS )复合材料。得益于外加SiO2壳层,既可以改善填料与基体的界面相容性,也可以改善核壳界面相互作用。在低电场( 30 V · μm-1 )下,TiO2 @ SiO2 / PDMS纳米复合材料在16 vol . % TiO2 @ SiO2添加量下的面内应变为6.08 %,比纯PDMS提高了180 %。实验结果表明,设计良好的核壳结构在改善DE复合材料的机电驱动性能和保持较好的柔韧性方面都能发挥重要作用。本研究为下一代DE系统中具有先进低场驱动机电性能的新型复合材料的设计提供了一种很有前景的途径。
文章内容(英文)
Dielectric elastomer (DE) is one type of promising field-activated electroactive polymer. However, its significant electromechanical actuated properties are always obtained under a giant electric voltage, which greatly restricts the potential applications of DE. In the present work, the well-constructed core-shell TiO2@SiO2 nanoparticles were fabricated by using the classical Stöber method. A series of TiO2@SiO2 nano-architectures-filled polydimethylsiloxane (PDMS) composites were prepared via solution blending and compression-molding procedures. Benefiting from the additional SiO2 shell, both the interfacial compatibility between fillers and matrix and core-shell interfacial interaction can be improved. The TiO2@SiO2/PDMS nanocomposites exhibit a significantly enhanced in-plane actuated strain of 6.08% under a low electric field of 30 V·μm−1 at 16 vol.% TiO2@SiO2 addition, which is 180% higher than that of neat PDMS. The experimental results reveal that the well-designed core-shell structure can play an important role in both improving the electromechanical actuated property and maintaining a good flexibility of DE composites. This research provides a promising approach for the design of the novel composites with advanced low-field actuated electromechanical property in next generation DE systems.
来源出处
Journal|[J]PolymersVolume 13, Issue 3. 2021. PP 368-368
DOI
https://doi.org/10.3390/POLYM13030368

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