含动态化学键的室温快速愈合介电弹性体论文发表于Chem. Eng. J期刊

发布时间:2022-04-11  文章来源:聂闰盼

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介电弹性体作为软体驱动器的关键组分,常常面临机电性能差和容易损坏或者失效等问题。由此,该领域对介电弹性体的介电、机械和自修复性能提出了新的需求。针对这些需求,我们在这项工作中提出了一种不同于以往介电弹性体所报道的动态化学键设计策略:通过多种类型的动态化学键实现超分子弹性体自组装。该设计理念具有三个典型特点。(1)超分子聚氨酯-脲 (PUU) 弹性体中二硫 (S-S) 交换反应与多重氢键结合赋予弹性体快速室温自愈合性能和超高愈合效率。机械损伤后,电性能约20 min后完全恢复。室温3 h,力学性能恢复96%,远远高于无二硫键弹性体 (愈合效率13%)。(2)强极性氨基甲酸酯和脲基团为超分子PUU弹性体提供优良的介电性能 (εr = 10.9@1 kHz)。(3)脂肪族二硫键的动态交换特性使其杨氏模量从2.98 MPa降低到1.76 MPa。以上特点促使其对应的驱动器对电场更加敏感。与对照组相比,超分子弹性体的面积应变(在60 MV/m时)和弯曲角(在30 MV/m时)分别提高了约4倍和2.2倍。最后,将驱动器作为控制串联电路的开关,证明了这类电场敏感的器件在高压设备中的潜在应用。

Run-Pan Nie, Hao Lin*, Yue Li, Hua-Dong Huang, Ding-Xiang Yan, Kun Dai, Jun Lei*, Zhong-Ming Li. Dynamic chemical bonds design strategy for fabricating fast room-temperature healable dielectric elastomer with significantly improved actuation performance, Chemical Engineering Journal, 2022, 439, 135683. DOI: 10.1016/j.cej.2022.135683.


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