低介电损耗的高介电常数弹性体可提高智能可穿戴设备的性能

Josiah02 · 发表于 2024-11-7 23:29:20

高介电常数弹性体具有优异的柔软性及延展性，且反应速度快、可靠性高，在可穿戴电子产品中得到广泛应用。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所胡本林教授团队开发出一种高介电常数、低介电损耗的本征铁电弹性体，可有效提高智能穿戴设备的性能和稳定性。
该研究发表在《先进材料》上。
胡课题组此前采用“微交联”法将柔性长链交联结构引入铁电聚合物材料中，实现了铁电性与弹性体平衡的本征弹性体，其介电常数在1 kHz时高达35.4（100 Hz时为54.2）。
然而，在交变电场下，引入的软长链的介电弛豫和高迁移率会引起严重的能量耗散，导致相当大的介电损耗。
在他们的新研究中，NIMTE 研究人员将刚性短链交联剂与弛豫铁电体 P(VDF-TrFE-CFE) 结合在一起。所得本征铁电弹性体表现出低介电损耗 ~0.09，同时在 1 kHz 和 25°C 时保持高介电常数 ~35。
与软长链交联方法相比，刚性短链交联方法使介电损耗降低了70%以上。
所制备的本征铁电弹性体不仅具有良好的铁电性、压电性和热稳定性，而且在60%应变下仍具有超过70%的高弹性回复率，基于所制备的本征铁电弹性体制备的弹性器件即使在80%应变下仍表现出稳定的铁电响应和弛豫特性。
该研究为降低高介电常数本征弹性体的介电损耗提供了有效的方法，拓宽了其在可穿戴电子、驱动、传感、信息处理和储能领域的应用。

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