介电弹性体发电原理分析及应用

刘志运 周芸悦

摘要：介电弹性体（Dielectric Elastomer，DE）是一种电活性聚合物，是一种表现出对电场响应的大应变材料。现介绍了介电弹性体中基质材料的结构特性，并详细分析了介电弹性体发电的基本原理、发电技术及其相比现有传统发电技术所具备的优势。根据近年来人们对介电弹性体的研究，总结并提出了介电弹性体未来发展中可能存在的问题以及应用前景。

关键词：介电弹性体;发电原理;应用

0 引言

介电弹性体研究自20世纪90年代中期开始，作为一类重要的功能材料，介电弹性体各方面已得到各国学者广泛研究，如非线性光学、铁电、压电元件和电致伸缩性等。近年来，通过改变形状来响应磁场、电场、压力等外部刺激的聚合物研究越来越多，电活性聚合物可能是被研究最多的一类，介电弹性体作为电活性聚合物的一种，具有张力大、工作原理简单的特点。介电弹性体在外部电场的刺激下可改变其结构形状或体积。当物体外部承受电能的刺激动作停止时，即可自动恢复或回到原来的物体形状或缩小体积，从而自动产生机械应力和运动应变，将外部电能自动转化为电动机械的性能，机电转换效率高。

1 介电弹性体中基质材料的结构特征

1.1    聚丙烯酸酯类弹性体

聚丙烯酸酯弹性体，一种由丙烯酸乙酯和其他丙烯酸酯共聚而成的合成橡胶，外加少量（约5%）另一种含有活泼卤素的化合物，如氯，用于弹性体的其他丙烯酸酯包括丙烯酸正丁酯、丙烯酸甲氧乙酯和丙烯酸乙酯，这些化合物具有良好的耐热、耐臭氧、耐光和耐油性[1]。……