介电常数

TiOx纳米颗粒的相控对TENG性能的影响摩擦电纳米发电机，$TiO_x$纳米颗粒，Anatase相，Ruile相，介电常数，提高摩擦电纳米发电机输出功率的关键参数之一是表面电荷密度。本工作通过在锐钛矿相和金红石相中引入$TiO_x$嵌人聚二甲基硅氧烷( PDMS )对TENG的摩擦材料进行改性。讨论了$TiO_x$的介电常数和电子结构对TENG电容和输出功率的影响。在$TiO_x$和PDMS的不同重量百分比下，随着介电常数的控制，表面电荷密度增大。结果表明，5 % $TiO_x$金红石相和7 % $TiO_x$锐钛矿相嵌入PDMS的TENG输出最高。当外力为5 N，工作频率为5 Hz时，由$TiO_x$金红石相和锐钛矿相得到的电压/电流峰值分别为${\\sim}180V/8.2{\\mu}A$和$211.6V/8.7{\\mu}A$，与基于原始PDMS膜的TENG相比分别提高了12倍和15倍以上。本研究从材料角度为TENG的性能提升提供了更好的认识。

摘要\n在此，我们报道了一种独特的杂化夹芯式复合结构，该结构由插入聚二甲基硅氧烷( PDMS )中的废旧卷烟机( CW )和还原氧化石墨烯( RGO )复合基体组成，在扩展Ku波段显示出~ 50.79   dB的高EMI屏蔽效能( SE )。复合材料中CW的内部以及RGO贯穿PDMS基体的三维导电网络，通过导电耗散和散热促进微波吸收。因此，PDMS - RGO、CW和PDMS - RGO三明治层的复合形成了一个吸收-多次反射-吸收的复合结构，其中CW和RGO复合的PDMS纳米复合材料的三明治结构比仅含有RGO的复合材料具有更好的EMI SE。此外，所制备的复合材料具有很高的热导率，有助于通过焦耳热效应耗散微波辐射能量。因此，所制备的轻质柔性复合结构可以成为一种高效的微波吸收器，为金属基传统EMI屏蔽材料提供了一种具有吸引力和成本效益的替代方法。

在此，我们报道了一种独特的混合三明治型复合结构，它由插入聚二甲基硅氧烷( PDMS )中的废烟包( CW )和还原型氧化石墨烯( RGO )复合基体组成，在扩展的Kuaband中显示出高的EMI屏蔽效能( SE )达50.79dB。插入的CW的作用是由于含有Al涂层，便于多次反射和散热。复合材料中CW的内部以及RGO贯穿PDMS基体的三维导电网络有利于通过导电耗散和散热实现微波吸收。由此可知，由于3层夹心层的结合，即PDMSaRGO、CW和PDMSaRGO，遵循了一条吸收型α-多重反射α-吸收途径。同时含有CW和RGO的混合PDMS纳米复合材料的夹层结构显示出比只含有RGO作为填充剂的PDMS纳米复合材料优越的EMI SE。此外，所制备的复合材料具有很高的热导率，有助于通过焦耳热效应耗散微波辐射能量。因此，所制备的轻质柔性复合结构有望成为一种高效的微波吸收器，为金属基传统EMI屏蔽材料提供了一种诱人且成本低廉的替代方法。

本文对一种柔性硅基弹性体聚二甲基硅氧烷( PDMS )进行了实验表征。对于PDMS介电性能的表征，应用了两种实验方法。第一种方法是基于双谐振子法的共振测量。该方法允许测定非金属化样品在平行和垂直两个方向的介电常数εr和介电损耗切线tanδr。得到的介电常数值不同，εr _ par  ~  2.71 ( 12 - 36  GHz )和εr _ perp  ~  2.558 ( 6 - 29  GHz )。这种材料具有弱但可测量的各向异性~ 5.7 %，第二种方法是基于应用不同的平面结构(谐振器和传输线)，通过对没有金属化的PDMS样品进行积分。提出的两种方法给出等效各向同性介电常数εeq的平均值，等于2.66 ( εr _ par

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 )。

本文研究了SrTiO3纳米粒子填充聚二甲基硅氧烷( PDMS )纳米复合材料的介电性能。研究的频率范围非常宽( 20   Hz ~ 3   THz )。在整个测试频率范围内，复合材料在室温下几乎没有出现介电色散现象，介电损耗也很低( \u003c 1.9 )；在较低温度( 280   K以下)下，由于PDMS / SrTiO3界面和本体聚合物的弛豫，复合材料出现了介电色散现象。两种情况下的弛豫时间均符合Vogel - Vulcher定律，而PDMS / SrTiO3界面处的弛豫温度较低。

由于极低的介电常数，硅基介电弹性体驱动器( DEA )需要由很高的电压触发，从而承受电击穿和蠕变破裂的风险。为了解决这一问题，将聚二甲基硅氧烷( PDMS )包复的炭黑( PCB )颗粒填充到富乙烯基硅烷的有机硅( VRS )中，得到了具有增强机械和绝缘性能的PCB / VRS杂化薄膜。当PCB含量为5.82   vol %时，复合薄膜的杨氏模量和介电常数比纯薄膜分别提高了613 %和244 %。PDMS的封装有效地阻止了相邻PCB颗粒形成导电网络，PCB / VRS复合材料的击穿强度提高了63.31   V / μm，介电损耗降低了0.078，有利于DEA的工作。在7.14   V / μm较低的电场激励下，与纯DEA相比，混合DEA表现出更好的面外驱动：弯曲振幅1.91倍，面应变2.79倍，力输出4.35倍。

由于极低的介电常数，硅基介电弹性体驱动器( DEA )需要由很高的电压触发，从而承受电击穿和蠕变破裂的风险。为了解决这一问题，将聚二甲基硅氧烷( PDMS )包复的炭黑( PCB )颗粒填充到富乙烯基硅烷的有机硅( VRS )中，得到了具有增强机械和绝缘性能的PCB / VRS杂化薄膜。当PCB含量为5.82   vol %时，复合薄膜的杨氏模量和介电常数比纯薄膜分别提高了613 %和244 %。PDMS的封装有效地阻止了相邻PCB颗粒形成导电网络，PCB / VRS复合材料的击穿强度提高了63.31   V / μm，介电损耗降低了0.078，有利于DEA的工作。在7.14   V / μm较低的电场激励下，与纯DEA相比，混合DEA表现出更好的面外驱动：弯曲振幅1.91倍，面应变2.79倍，力输出4.35倍。