双极性协同与链结构调控:面向海洋能收集的高性能介电弹性体设计
编号:48
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更新:2026-03-26 15:21:37 浏览:30次
口头报告
摘要
介电弹性体(DEs)凭借电致伸缩逆效应,可实现机械能-电能的瞬态、可逆转换,被视为波浪能收集器件的核心材料。然而,传统 DEs 受限于“分子极化-聚集态结构”本征耦合矛盾,难以在极化能力、低模量、耐击穿与疲劳寿命之间取得协同优化,导致其在实际海况下的工程可靠性与能量输出稳定性急剧衰减,成为制约应用的关键瓶颈。针对上述痛点,提出“多极性位点构筑-碳链长度调控”协同分子工程策略:以含氟/氰双极性基团为协同单元,设计一系列多元无规共聚物;通过自由基聚合实现极性基团与烷基链柔顺性的纳米级可调。系统研究烷基链段长度、氟/氰基团种类对界面极化、偶极子弛豫与陷阱分布的耦合机制,建立“分子结构-介电-力学-击穿”定量构效模型。实验结果表明,烷基链长 C12、含氟取代基为三氟乙基时,材料综合性能最优:10Hz 时介电常数超 10,杨氏模量仅 0.19MPa、击穿场强达 51kV/mm,较无氟体系提升 88.9%。这一优异表现源于氟基团的界面绝缘效应与长烷基链的柔性调节协同抑制电场集中,而氰基的极性贡献与氟基团的电子屏蔽效应形成正向耦合,最终实现介电-击穿性能的同步提升,为高性能海洋能收集器件设计提供理论支撑。
稿件作者
黄俊辉
西安交通大学电气工程学院
谭雨昕
西安交通大学电气工程学院
吴锴
西安交通大学电气工程学院
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