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柔性电极材料的国内外研究进展*

2021-03-08武畏志鹏宁南英

功能材料 2021年2期

武畏志鹏,邹 华,宁南英,田 明

(北京化工大学 材料科学与工程学院,北京 100029)

0 引 言

电极材料属于一种导体材料,用作固体、气体或电解质溶液等导电介质中输入或输出电流的两个端。柔性电极一般用在介电弹性体或超级电容器中,所以它们必须在保持导电性的同时具备轻薄、大形变、高可拉伸性的特点,能够进行数百万次的循环。在介电弹性体及超级电容器中,由于电极材料是与橡胶或电解质配合使用,需要通过形变输出或储存电能。因而,为了提高能量的输出,电极材料必须足够柔顺,降低对电介质刚度的影响。另外,与普通电极不同的是,柔性电极能够在电介质基体上形成精确的图案,使电荷可以在规定的位置工作,从而允许在单个膜上具有多个电极和明确定义的独立有源区域的复杂结构。Pelrine等[1]人说过:“理想电极具有高导电性,完全柔顺且可图案化,并且相对于基体厚度可以更薄。”基于柔性电极材料的不同类型,我们将其分为碳电极、金属电极、复合型电极三类。

1 碳电极

1.1 炭黑电极

导电炭黑是一种有着较低电导率的半导体材料,将其分散到特殊制品中,可使制品起到导电或防静电的作用。其特点为粒径小,比表面积大且粗糙,结构度高,表面洁净(化合物少)等。采用刷涂或喷涂的方式将炭黑粉末通过物理作用黏附在DE基体上是早期介电弹性体致动器(DEA)用柔性电极的主要材料。由于炭黑粒子间没有强的相互作用力,所以导电炭黑的主要优点是其对DE基体的刚度不产生影响。……

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