高新华 王经文 魏蕾 任华

摘要：本文通过向丙烯酸树脂弹性体（ARE）中添加改性石墨烯来提高弹性体的介电常数。首先，利用聚苯乙烯阳离子微球（PS-DMC）和氧化石墨烯（GO）在水溶液中分别带正、负电荷的性质，将PS-DMC通过静电相互作用吸附到石墨烯表面，之后加入水合肼还原氧化石墨烯得到的杂化填料PS@RGO，最后PS@RGO填料与ARE基体通过溶液铸膜法制备复合材料PS@RGO/ARE。作为对比，未改性的石墨烯（RGO）与ARE基体的复合材料RGO/ARE采用同样的方法制备。经过介电性能测试发现，在逾渗阈值之前相比于RGO/ARE，PS@RGO/ARE具有更高的介电常数和更低的介电损耗。这是因为PS作为间隔物抑制了石墨烯片层的团聚，减少了漏电流的发生从而降低了复合材料的介电损耗。而且PS@RGO杂化填料与ARE基体具有更好的相容性和更多的界面，从而提高了微电容器效应与界面极化效应，进而提高复合材料的介电常数。PS@RGO/ ARE复合材料能够在低的驱动电场下获得大的驱动应变，更适应于航空航天智能材料与结构中的驱动/传感/发电器件、微机电系统（MEMS）以及人工肌肉的设计与制造。

关键词：丙烯酸树脂弹性体；石墨烯；聚苯乙烯；介电性能；驱动器

中图分类号：V257文献标识码：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2021.06.010

在本研究中，使用自制的聚苯乙烯阳离子微球（PSDMC）通过静电自组装作用吸附到氧化石墨烯（GO）表面之后进行化学还原制备杂化填料PS@RGO。将不同含量的PS@RGO杂化填料与丙烯酸树脂弹性体（ARE）通过溶液铸膜法制备具有高介电常数的复合材料薄膜PS@RGO/ AE。这种高介电常数复合材料更加适用于航空、航天智能材料与结构中的驱动器件设计。……