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中国科学院徐天华:通过弛豫铁电聚合物的弹性化获得具有显著介电常数的本征弹性体

论论资讯 | 2024-06-06 1700热度

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Intrinsic Elastomer with Remarkable Dielectric Constant via Elastification of Relaxor Ferroelectric Polymer

Xu Tianhua; Wang Linping; Gao Liang; Li Fangzhou; Hu Bing; Li Bowen; Shen Haoyu; Liu Zhiwen; Hu Ben-Lin

Published:2024-06-05
DOI:10.1002/adma.202404001

研究背景

在可穿戴电子设备的快速发展中,高介电常数弹性体扮演着至关重要的角色,尤其是在驱动、能量存储和传感技术中。然而,现有的提升介电常数的方法,如向聚合物弹性体中添加无机或导电填料,常常伴随着介电损耗增大、模量增加和界面条件恶化等问题。这些挑战限制了材料性能的进一步提升和应用范围的扩大。

研究内容

本研究通过轻微交联松弛铁电聚合物,开发了一种新型的高介电常数内在弹性体。研究团队采用长软链交联剂对P(VDF-TrFE-CFE)松弛铁电聚合物进行交联处理,成功制备出介电常数提高两倍的松弛铁电弹性体,其性能超越了所有已报道的内在弹性体。这种新型弹性体不仅在宽温度范围内保持高介电常数,还展现出优异的机械疲劳抵抗性、化学稳定性和热稳定性。此外,即使在高达80%的应变下,该弹性体的铁电性依然保持稳定。

研究意义

本研究的创新之处在于提供了一种简单而有效的方法来提升内在弹性体的介电常数,避免了传统方法中添加填料带来的负面影响。这一突破不仅为软机器人、生物传感器和可穿戴电子设备的发展提供了新的材料选择,也为相关领域的技术进步做出贡献。通过这种新型弹性体的应用,有望推动可穿戴电子设备向更高性能、更广泛应用的方向发展。 这项研究成果发表在《Advanced materials》杂志上,为高介电常数弹性体的研究与应用开辟了新的道路,预示着未来在可穿戴技术领域可能实现的更多创新和突破。

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