新颖介电弹性体复合材料的设计、制备及性能

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1、北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：≥之四日期：型丝』：兰!关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许

2、学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在一年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。作者签名：导师签名：日期：刎幺j．专夕学位论文数据集中图分类号TQ33学科分类号430论文编号100102013009l密级公开学位授予单位代码100lO学位授予单位名称北京化工大学作者姓名杨丹学号2010080091获学位专业名称材料科学与工程获学位专业代码0805课题来源基金课题研究方向介电弹性体论文题目新

3、颖介电弹性体复合材科的设计、制备及性能关键词介电弹性体复合材料介电常数弹性模量电致形交论文答辩日期2014．5．29·论文类型应用研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师张立群教授北京化工大学聚合物复合材料研究评阗人1盲评专家号：129077评阕人2盲评专家号：132423评阅人3盲评专家号：169372评阅人4盲评专家号：207932评阗人5盲评专家号：262993徽员会拂郭鸣明教授中石化北京化工研究院聚合物复合材料研究答辩委员1田明教授北京化工大学聚合物复合材料研究答辩委员2王文才教授北京化工大学聚合物复合材料研究

4、答辩委员3闰寿科教授北京化工大学聚合物复合材料研究答辩委员4何晓玫教授级高工北京橡胶工生研究设计院聚合物复合材料研究答辩委员5李齐方教授北京化工大学聚合物复合材料研究注：一．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它二．申图分类号在Ⅸ中国图书资料分类法》查询．三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(6B／T13745-9)《学科分类与代码》中查询．四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要新颖介电弹性体复合材料的设计、制备及性能介电弹性体是一种能将电能转换成机械能的智能材料。如何获得一种能在低电压下产生大电致形变的介电弹

5、性体是该研究领域的一大挑战。新颖介电弹性体期望兼有低模量和高介电常数的同时，尽可能在小驱动电压下表现出大驱动形变，并保持驱动形变的稳定性。本论文基于制备小电压下产生大电致形变的介电弹性体目的，设计并制备了一系列新颖介电弹性体复合材料。在论文第三章中，采用高介电常数的铌镁酸铅陶瓷填料(PMN)填充硅橡胶(PDlVIS)，并通过调节复合材料的交联密度和添加增塑剂的方法，成功制备了一种高性能介电弹性体。通过研究发现并证明了介电弹性体的电致形变性能是由弹性体材料的介电常数和弹性模量共同决定的。尽管硅橡胶的介电常数随着陶瓷粒子填充用量的增加而增大，但是

6、模量也随之增大，使得复合材料的电致形变并没有如期望那样显著增大。通过改变复合材料内交联剂用量以降低复合材料的交联密度及向硅橡胶基体中添加增塑剂硅油的办法均可以有效降低复合材料的弹性模量，从而可以明显提高复合材料的电致形变性能。氢化丁腈(HNBR)橡胶含有大量极性官能团，具有非常大的介电常数。在论文第四章中，以HNBR为基体材料制备了一系列介电弹性体材料。首先，通过调节HNBR的交联密度及填充增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)的方法，获得性能优异的HNBR介电弹性体材料。VTT北京化工大学博士学位论文其次，在HNBR基体中添加高介电陶瓷粒子二氧化

7、钛(Ti02)和无毒增塑剂环氧大豆油(ESO)匍J备成了介电弹性体。通过调控Ti02和ESO的用量来调控复合材料内部分子间作用力和填料网络结构，获得性能优异的介电弹性体。最后，利用多巴胺功能化钛酸钡(BaTi03)表面来提高钛酸钡粒子与填充ESO的HNBR基体复合材料之间的界面相互作用，有效地提高了填料分散，导致复合材料的介电性能及电致形变性能均提高明显。在论文第五章中，成功制备了一种新颖聚酯介电弹性体。这种聚酯弹性体不仅具有高的介电常数同时具有较低的玻璃化转变温度，并能在低电压下产生大电致形变。为了进一步提高聚酯介电弹性体材料的电机械性能，

8、向其中添加了高介电常数的二氧化钛粒子。结果发现，二氧化钛具有降低复合材料交联密度的作用，含有一定量的二氧化钛／聚酯复合材料具有较纯聚酯材料更低的模量和更高的介电常数