功能化碳管/聚合物电活性纳米复合材料杜高介电特性研究

摘要

具有高介电常数的电活性聚合物基复合材料（EAPC）接受电激励后可产生较大的形变，并且可以通 过外加电场控制其形变，因此具有潜在的应用市场，如应用于人工肌肉驱动器。为了能够在较低电场（< 击穿电场）下获得较大的形变，电活性聚合物基复合材料须具有高介电常数和高弹性能密度，而聚合物的 介电常数通常都很低（ 3 e ）。因此，需要极高的外加诱导电场（接近击穿电场强度）才能使复合材料获 得较大的应变。本文报道了一种新型的有机金属改性多壁碳纳米管[例如三氟苯基多壁碳纳米管 （TFP-MWNT）]填充聚合物基纳米复合材料。当TFP-MWNT含量超过临界值后，这种复合材料具有超高 的介电常数（ 8000 e ），并保持了聚合物基体的柔韧性。这种材料之所以具有高介电常数是因为 TFP-MWNT 超过渗流阈值时，填料在聚合物基体中可形成超电容器网络结构。同时，MWNT 本身的大π 键轨道可以为离域电子提供较大的空间，改性后－F 基团较强的亲电作用加强了电子的离域作用，进而导 致复合材料具有超高的介电常数。这种电活性聚合物基纳米复合材料作为新兴的材料可以应用于电子电工 领域，例如高能密度电容器、吸波材料等。