鈦酸銅鈣粒子填充介電彈性體的制備與應用研究.pdf

1、護理機器人的快速發(fā)展為人工肌肉的開發(fā)提供了發(fā)展契機，這使得對于電活性介電彈性體發(fā)展成為了一個熱點。通過有機-無機復合，是制備介電彈性體的重要途徑之一。為提升介電彈性體電響應性能，往往要求無機填充相具有較高介電常數(shù)、較低介電損耗等，基體高分子相具有較低模量。
　　圍繞著新型介電彈性體開發(fā)，本文選擇以具有高介電常數(shù)鈦酸銅鈣(CCTO)為無機填充相，通過元素摻雜、粒徑控制，優(yōu)化其自身特性，并與硅橡膠復合，得到介電彈性體，細致研究元素摻雜

2、、合成工藝條件以及復合工藝等對于介電彈性體結構與性能的影響關系，建立介電彈性體結構與驅動形變性能關系。為此，本文開展的研究工作主要包括:
　　1）草酸作為沉淀劑采用共沉淀法制備前驅體，熱處理得到了鈦酸銅鈣粉體。進而研究了鎂元素摻雜對鈦酸銅鈣介電性能的影響;
　　2）以鈦酸銅鈣、鎂摻雜鈦酸銅鈣為填料，硅橡膠為基體，制備了介電彈性體，研究包括不同摻雜量的鎂元素、不同填充量等對復合材料的電致形變與結構的關系;
　　3）研究了

3、不同填充量、不同粒徑鈦酸銅鈣/硅橡膠介電彈性體在拉伸條件下電容信號以及微結構的情況，建立微結構對于復合材料的影響關系。
　　得到的主要結論如下:
　　1.采用共沉淀法成功制備了平均粒徑500nm、顆粒呈球形的純相高介電常數(shù)鈦酸銅鈣粉體;隨鎂元素摻雜的提升，所得到MgxCa1-xCu3Ti4O12顆粒團聚現(xiàn)象惡化，當摻雜量為0.2時，Mg02Ca08CuTi4O12介電常數(shù)比未摻雜的CCTO提高了2倍;
　　2.采用溶劑

4、法制備鈦酸銅鈣/硅橡膠介電彈性體、鎂摻雜鈦酸銅鈣/硅橡膠介電彈性體。研究包括不同摻雜量的鎂元素、不同填充量等對復合材料的電致形變與結構的關系。選擇鎂摻雜量為0.2的鈦酸銅鈣，在填充量為2wt％時，最終介電彈性體具有最佳的驅動形變，可達15.86％，此時達到復合材料的介電常數(shù)和楊氏模量最佳配合。
　　3.隨著填充CCTO粒徑降低，鈦酸銅鈣/硅橡膠介電彈性體軟段微區(qū)模量提高，宏觀模量也響應增加，驅動形變受到影響。在拉伸情況下，復合材料