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介电性能是指在电场作用下,表现出对静电能的储蓄和损耗的性质,常用介电常数和介电损耗表示。性能优异的介电弹性体在电场作用下能产生形状或尺度的改变,将输入的电能转变为机械能。目前,介电弹性体在传感器、驱动器、发电器件等领域有着十分广泛的应用。由于材料的介电常数直接影响到介电弹性体的电-机转换性能,所以本课题致力于开发出综合性能优异的高介电常数的介电弹性体。本课题通过自由基聚合法合成丙烯酸树脂弹性体(ARE),并以此为基体,分别开发出了两种全新的介电弹性体体系。首先,本课题合成了机械搅拌条件下的对甲苯磺酸掺杂的聚苯胺(PTSA-PANI)以及超声振荡条件下的对甲苯磺酸掺杂的聚苯胺(uPTSA-PANI),并分别将其加入到ARE基体中制备出了新型的全有机高介电复合材料薄膜ARE/PTSA-PANI和ARE/uPTSA-PANI。两种聚苯胺填料的TEM图片表明,uPTSA-PANI比PTSA-PANI有着更大的结晶域,同时拥有特殊的支化结构。两种复合材料的SEM图片表明,相比uPTSA-PANI,PTSA-PANI在基体中有着更加均匀的分散。介电测试结果表明,在频率为100 Hz时,ARE/2.0%PTSA-PANI和ARE/2.0%uPTSA-PANI复合材料薄膜的介电常数均超过了30,是ARE基体的10倍多。并且,ARE/2.0%uPTSA-PANI复合材料具有相对较低的介电损耗和相对较高的高频介电常数。其次,本课题采用改进的Hummers法制备氧化石墨(GO),通过简单、快捷和环保的高温热还原法制备石墨烯(TrGN)。同时采用高效、绿色以及相容性良好的表面活性剂-聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对TrGN进行改性,制备了PVP-TrGN。将两种石墨烯分别加入到ARE中,利用石墨烯的导电性制备出了新型的逾渗型介电复合材料体系ARE/TrGN以及ARE/PVP-TrGN。两种介电弹性体复合材料薄膜的SEM图片分析表明,PVP改性后的TrGN在ARE基体中有着更加均匀的分散。介电测试结果表明,两种石墨烯的加入均大大提高了ARE的介电常数,而且,ARE/PVP-TrGN复合材料薄膜比ARE/TrGN复合材料薄膜具有更加优良的介电性能。在频率为100 Hz时,ARE/1.6%PVP-TrGN复合材料薄膜在室温下的介电常数高达100,是ARE基体介电常数的30倍,并保持着较低的介电损耗(0.2)。同时,ARE/PVP-TrGN复合材料薄膜体系的逾渗值为1.65%,大于ARE/TrGN复合材料薄膜的逾渗值(1.2%)。另外,两种介电弹性体复合材料仍具有优异的综合性能。