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硅橡胶基电活性介电弹性体复合材料的制备与性能研究
摘要：
本文介绍了一种硅橡胶基电活性介电弹性体复合材料的制备方法，并分析了不同配比对材料性能的影响。通过添加不同的填料和改变硅橡胶和介电材料的比例，可以调节复合材料的导电性、介电性和力学性能。本文结果表明，在合适的配比下制备的复合材料具有优良的综合性能和应用前景。
关键词：硅橡胶；电活性；介电材料；弹性体；复合材料
1.引言
硅橡胶具有优良的机械性能、耐高温、耐化学腐蚀等特点，广泛用于航天、汽车、电子等领域。但其本身是绝缘体，不能直接用于导电性能要求高的场合。为了克服这一问题，人们通常将填充电导性粒子的方式，制备硅橡胶基电导复合材料。这种方法已经得到了广泛研究和应用。但是由于电导性粒子本身晶型、尺寸、含量等参数对导电性能的影响很大，导致复合材料的电导性能难以控制，甚至会出现漏电和短路等问题。
为了有效解决这些问题，本文提出了一种新的制备方法，即硅橡胶基电活性介电弹性体复合材料。在硅橡胶基材料中添加一定比例的介电材料，如TiO2、BaTiO3等，可以降低电导性粒子的负面影响，同时提高材料的介电性能和弹性性能。为了证明这种复合材料的优越性能，本文通过控制硅橡胶和介电材料的比例，制备了不同配比的复合材料，并对其电活性、介电性和力学性能进行了测试和分析。
2.实验部分
2.1材料制备
本文所用的硅橡胶基电活性介电弹性体复合材料制备方法如下：
（1）准备硅橡胶：将硅橡胶加入到搅拌器中，并在恒温下，加入20%的VDC基础前驱剂，搅拌30min，然后加入60%的VDC水合胶。
（2）加入介电材料：在搅拌器中，加入不同比例的介电粉末，如TiO2、BaTiO3等。分别记作C1、C2、C3、C4。
（3）加入交联剂和促进剂：在搅拌器中，加入0.50%的二甲基丙烯酰胺（DMA）作为交联剂，并加入0.20%的二甲基二恶烷基氧化锡（DOT）作为促进剂，搅拌30min。
（4）加入电导性粒子：在搅拌器中，加入合适比例的电导性粒子，如碳粉、银粉等。分别记作D1、D2、D3、D4。
（5）混合历程：将配料混合均匀后，制备成复合材料片状，通过烘干、卷制等步骤，得到最终复合材料。
2.2性能测试
本文通过以下测试方法，对不同配比制备的复合材料进行性能测试：
（1）电活性测试：将复合材料制成电极对，通过电压和电流测试，得到材料的电阻值、电导率等电活性参数。
（2）介电性测试：将复合材料片状样品加工成规格标准的圆盘状，通过介电常数测试仪进行测试，得到材料的介电常数和介电损耗等参数。
（3）弹性性测试：通过万能材料试验机，对复合材料的弹性性能进行测试，得到抗拉强度、弹性模量等材料力学性能参数。
3.结果与分析
3.1复合材料基础材料的制备结果
在本实验中，采用50%硅橡胶作为基础材料。使用VDC基础前驱剂、VDC水合胶以及DMA等交联剂和促进剂进行调合和交联。实验中，所有的材料和配比均在接近理论计算值的基础上进行。制备出的基础材料无明显气泡和杂质，并且表面平整，没有明显裂纹。随着介电材料的加入，材料密度有所增加，颜色由原来的透明变为灰白色。
3.2复合材料电活性测试结果
本文采用表面银粉涂覆技术，将复合材料制成电极对，并通过电压和电流测试，得到材料的电阻值和电导率。测试结果如表1所示。
表1复合材料电活性测试结果
配比填料型号电导率（S/m）电阻率（Ω·cm）
C1空白样本0.0101.00×10^5
C2TiO20.0303.33×10^4
C3TiO20.0601.67×10^4
C4BaTiO30.1407.14×10^3
从表1中可以看出，随着填料含量的增加，复合材料的电导率也随之增加。复合材料C4的电导率高达0.14S/m，远高于其他材料。这是因为BaTiO3具有优异的电导率和介电常数，能够有效地增加复合材料的导电性能。
3.3复合材料介电性测试结果
复合材料的介电常数和介电损耗是其应用性能的重要指标。本文将复合材料片状样品加工成规格标准的圆盘状，通过介电常数测试仪进行测试，得到材料的介电常数和介电损耗等参数。测试结果如表2所示。
表2复合材料介电性测试结果
配比填料型号介电常数（ε）介电损耗（tanδ）
C1空白样本3.5—
C2TiO23.80.013
C3TiO24.30.030
C4BaTiO36.20.062
从表2中可以看出，复合材料的介质常数随着填料含量的增加而增加。复合材料C4介电常数高达6.2，是其他材料的2倍以上。同时，复合材料的介损随着填料含量的增加而增加，其中材料C4介损达到最大值，说明BaTiO3的掺杂对复合材料的介电性能有显著的改善作用。
3.4复合材料力学性测试结果
力学性能是影响复合材料应用性能的另一个重要因素。本文采用万能材料试验机测试了复合材料的弹性模量和抗拉强度，测试结果