[发明专利]一种高电致形变的硅橡胶介电弹性体制备方法

说明书

本发明属于介电弹性体制备技术领域，公开了一种高电致形变的硅橡胶介电弹性体制备方法，将硅氧烷嵌段聚合物、交联剂和引发剂混合液甲苯溶液，经交联固化、甲苯挥发，获得硅橡胶介电弹性体。本发明制备方法在未引入填料及极性基团，确保了极低的介电损耗，同时通过调控大分子链的拓扑网络结构和链柔性，获得了柔而韧的硅橡胶介电弹性体，通过降低介电弹性体的弹性模量提升了其电致形变性能，巧妙地回避了介电弹性体复合材料弹性模量大、介电损耗高和击穿强度低的问题；本发明制备的硅橡胶介电弹性体在传感器、人造皮肤等领域具有较高的应用前景。

技术领域

本发明属于介电弹性体制备技术领域，涉及一种高电致形变的硅橡胶介电弹性体制备方法。

背景技术

随着电子信息行业的高速发展，电子电路正朝着微型化、轻量化、高灵敏度、大电学响应的方向而进化。其中，介电弹性体由于具有简单灵活的工作原理，在自动化控制、生物医学、工业检测等领域有着广阔的应用前景。在电场作用下，介电弹性体会发生形变，这是由于麦克斯韦应力作用引起的电介质弹性体结构改变。当施加电压在弹性薄膜两边电极时，弹性体发生横向应变，形变量大小可预测。

因此，为了获得较为优异的电致驱动性能，通常需要介电弹性体同时具有高介电常数以及低弹性模量，并且在多次驱动循环下能够保持良好的驱动稳定性。

目前的研究主要是通过提高介电弹性体介电常数从而提高其驱动性能，常见有以下两种策略：添加高介电常数的陶瓷纳米颗粒至聚合物或添加导电纳米颗粒至聚合物并构建导电逾渗体系。这两种方法虽然能够显著提高介电弹性体的介电常数，但是由于纳米填料的比表面积高，表面能大，会造成其在基体中分散性不好，颗粒之间团聚严重，填料与基体之间的界面相容性差，界面处会存在较多的缺陷和孔洞，击穿强度降低，这严重影响了其服役稳定性。并且，纳米填料添加也不可避免引起介电弹性体复合材料的杨氏模量增加。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有技术中，添加陶瓷粉体或导电填料至聚合物基体能提升介电弹性体的介电常数，但是其弹性模量也会相应的增大，这不利于获得高电致形变介电弹性体，尤其是低电压驱动条件。

(2)现有技术中，纳米填料与聚合物基体之间的界面缺陷会引起介电损耗增大，最终导致介电弹性体击穿强度低及服役稳定性差等潜在问题。

解决上述技术问题的难度在于：

如何采用非填充复合体系达到提升介电弹性体的驱动性能是现有技术的难点。

解决此技术带来的意义在于：

能回避复合材料界面问题引起介电弹性体击穿强度低和服役稳定性差等潜在问题；其次，非填充复合的介电弹性体具备充分的弹性模量调控空间，可通过调控大分子拓扑结构的方式降低介电弹性体的弹性模量，使其具备高驱动应变、击穿强度高及服役稳定性佳的介电弹性体。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种高电致形变的硅橡胶介电弹性体制备方法。

本发明采用通过以下技术方案实现的，一种高电致形变的硅橡胶介电弹性体制备方法，包括：

步骤1，将环硅氧烷与引发剂置于烧瓶，搅拌并加热，聚合结束后，升温处理5小时，经真空处理获得A-B或A-B-C型硅氧烷嵌段聚合物。

步骤2，将硅氧烷嵌段聚合物、交联剂和引发剂溶解于甲苯，经搅拌后浇注于模具中，升温至硅橡胶弹性体交联固化完全。

步骤3，将交联固化后的硅橡胶弹性体真空处理48小时，获得高电致形变的硅橡胶介电弹性体。