核壳结构

聚二甲基硅氧烷( PDMS )具有低的模量、高的击穿强度和低的介电损耗，尽管其介电常数较低，但仍被用作大介电弹性体。本文采用聚多巴胺( PDA )在聚合反应过程中原位包复钛酸钡( BT )和多壁碳纳米管( MWCNT )制备核壳结构填料，然后与PDMS进行溶液复合，用交联剂硫化。所制备的三相纳米复合材料在填料PDA封装上表现出更好的填料- PDMS相互作用，可能是由于界面氢键作用，从而增强填料在PDMS基体中的分散性。与未包复的PDMS纳米复合材料相比，在填料网络形成硬化效应的背景下，较细的填料分散使PDMS纳米复合材料的软化效应(即降低交联)增强，从而产生较低的模量。此外，绝缘、界面PDA部分抑制了导电通路和漏电流的形成，降低了介电损耗，提高了纳米复合材料的击穿强度。因此，在13.9 kV mm - 1的击穿强度下，BT和MWCNT填充PDMS纳米复合材料表现出优异的机电性能，其最大驱动应变为7.0 %，是未填充PDMS的1.8倍( 3.9 % @ 15.0 kV mm-1 )和未填充PDMS的4.7倍( 1.5 % @ 18.4 kV mm-1 )。

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。

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。