私密直播全婐app免费大渔直播,国产av成人无码免费视频,男女同房做爰全过程高潮,国产精品自产拍在线观看

  電活性聚合物(Electroactive Polymer, EAP)是一類能夠在外電場刺激下可以改變自身形狀尺寸，且外界電刺激撤銷后又能恢復到原始的形狀尺寸的智能聚合物材料。在電活性聚合物材料中，介電彈性體（Dielectric elastomer, DE）材料是近年來學術界和工業界備受關注的一種電子型電活性聚合物材料。介電彈性體（也就是介電彈性體器件）是一般由芯層的聚合物彈性體薄膜和上下柔順電極（compliant electrode）組成。它能夠在電場驅動作用下發生厚度方向壓縮變形和平面方向擴展變形。與其他致動材料相比，介電彈性體材料的致動性能具有變形大、能量密度大、響應速度快等優點。 因此，介電彈性體材料被認為是最有前景的“人造肌肉”材料，在軟體機器人、可穿戴智能設備、智能假肢、盲文顯示、觸覺傳感器、智能醫療機械、微流控裝置、航空航天、光學器件以及能量收集等領域中具有廣泛的應用前景。然而，介電彈性體的較高驅動電壓嚴重地限制了其實際應用。因此，如何制備具有低驅動電壓的介電彈性體材料是實現介電彈性體實際應用的重要挑戰之一。

  近年來，具有微相分離結構的熱塑性介電彈性體（例如，SEBS、聚氨酯等熱塑性彈性體）由于比傳統的化學交聯的均聚物介電彈性體（如硅橡膠、丙烯酸橡膠）相比具有更高的驅動應力、結構調控性、加工性和優異的物理性能，而受到關注。然而，熱塑性介電彈性體的多相結構與介電、電致形變性能關系的理解是擬解決的一大難題。

  為了理解具有多相結構的熱塑性介電彈性體的結構與介電性能、以及電致形變性能關系，梁永日教授團隊利用具有端羥基聚丁二烯-丙烯腈共聚物（HTBN），六亞甲基二異氰酸酯（HDI）和二元醇為單體合成了一系列聚氨酯彈性體材料，并通過擴鏈劑的長度、化學結構和硬段含量，調控了聚氨酯的結晶性、微相分離，從而調控聚氨酯彈性體的凝聚態結構。

圖1. 聚氨酯彈性體的合成方法及結構調控式

  前期工作基礎上，該團隊利用同步輻射SAXS和WAXS、粘彈性AFM及FTIR方法表征了聚氨酯彈性體的多尺度結構，證實了聚氨酯彈性體通過結晶和微相分離可形成幾十到幾百納米的硬相區（HD）富集區和軟相區（SD）富集區，且HD富集區中共存在結晶相、HD和少量SD相，而SD富集區中存在SD和少量HD相。而且該團隊發現聚氨酯彈性體的二元醇的鏈長度影響硬段（HS）的構象，進而影響HS的結晶能力以及HD形態。

圖2. 不同擴鏈劑長度的聚氨酯彈性體 (A) WAXS圖，（B）SAXS圖，（C）粘彈性AFM圖

  該團隊通過動態力學譜和動態介電譜，發現了聚氨酯彈性體在常溫下的力場和電場響應性主要來自于在不同相區域受限的聚氨酯的軟段（SS）運動的貢獻。由于SS在HD富集區中受限于片晶之間和HD之間，其鏈段運動受限于結晶相和HD。因此，通過結晶和微相分離可有效地調控SS的運動能力，從而調控聚氨酯彈性體在常溫下的介電性能和力學響應性。

圖3. 不同擴鏈劑長度的聚氨酯彈性體 (A) 溫度依賴的彈性模量圖，（B）溫度依賴的力學損耗因子圖，（A1）和（B1）在100Hz下溫度依賴的介電常數和介電損耗因子圖，（A2）和（B2）在1kHz下溫度依賴的介電常數和介電損耗因子圖，（A3）和（B3）在10kHz下溫度依賴的介電常數和介電損耗因子圖。

  由于聚氨酯彈性體的介電常數和彈性模量影響介電彈性體的電致形變性能，該團隊結合結構與介電性能和力學性能關系的理解，進一步理解了聚氨酯彈性體的電致形變行為。根據研究結果發現，聚氨酯彈性體的電致形變的驅動力是來源于Maxwell應力和電致伸縮效應(electrostriction)，且電致伸縮效應比例高于66%，且EG-PUE具有?3.06 × 10?17 m2/V2 的電致形變系數和1.22 × 104 m4/C2的電致伸縮系數。該電致伸縮系數高于已發表的聚氨酯彈性體的2個數量級。而且通過分析發現，在低驅動電場下電致伸縮作用對介電彈性體的電致形變起非常重要的作用，依賴于聚氨酯的微觀結構。研究結果表明，通過結晶和微相分離，可調控熱塑性介電彈性體的電致伸縮效應的作用，從而有望實現介電彈性體在低電場下的大形變。

圖4. 在1KHz下(A) Maxwell應力誘導的厚度電致應變，（B）Eelectrostriction 效應誘導的厚度電致應變. 

  該工作對多相結構的熱塑性彈性體的結構與介電、電致形變性能關系提供新的理解，并對具有高介電性能的熱塑性彈性材料的制備，以及為實現低電場驅動的介電彈性體的制備提供新的思路。

  以上相關成果發表在Macromolecules ,Polymer (Polymer，2017,132,180-187), RSC Advances (RSC Advances. 2017, 7, 55610-55619) 和Journal of Materials Science (2017，52, 10321-10330) 上。論文的第一作者為北京石油化工學院碩士生項東，通訊作者為梁永日教授，合作者為北京化工大學劉力教授。

  論文鏈接：

  https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.8b01171

  https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0032386117310480

  http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/ra/c7ra11309a#!divAbstract

  https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10853-017-1170-y