摘要
介电弹性体是一种典型的电活性高分子材料，在施加外加电场时能够发生形状或者体积的改变且在撤销外加电场后，能够回复到原来状态，此过程中实现了机电转换的目标。凭借众多优势，介电弹性体在驱动器、传感器和机器人等机电转换领域拥有广泛的应用前景。介电弹性体的驱动性能与介电常数和弹性模量密切相关，因此本研究致力于提高介电弹性体复合材料的介电常数同时使弹性模量保持在较低水平。本研究通过紫外光引发的自由基聚合的方法，以单乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷为单体、[13-17%(巯基丙基)甲基硅氧烷]-二甲基硅氧烷共聚物作为交联剂、2, 2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮作为光引发剂和庚烷作为溶剂合成聚硅氧烷弹性体（PDMS）并对其进行结构表征。以PDMS为基体，加入两种二维填料分别制备了两种高介电常数低损耗的双模网络复合材料。通过改性的hummers和化学还原的方法制备了石墨烯；通过共价改性的方法将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）接枝到了石墨烯表面制备得到了KrGO（KH560-g-rGO）。通过XPS、FT-IR和Raman等表征手段表明成功接枝。3-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）通过水解缩合反应制备了包含端氨基官能团的超支化聚硅氧烷（HPSi）。以Ti3AlC2为原料，以HCl+LiF混合液为蚀刻剂制备Ti3C2Tx（MXene），用有机溶剂二甲亚砜DMSO增强Ti3C2Tx的超声分层过程得到d-Ti3C2Tx。将HPSi和d-Ti3C2Tx通过溶液共混方法制备了HPSi-d-Ti3C2Tx。1H-NMR、29Si-NMR和FT-IR等测试结果表明成功制备HPSi。通过对比Ti3AlC2和d-Ti3C2Tx的XRD测试结果可知实验成功刻蚀除去了Al层形成了片层结构。通过XRD、SEM和TEM等表征方法对两种二维材料进行了微结构和微观形貌表征。结果表明在硅烷偶联剂（KH560和KH550）的表面改性下，两种二维材料被剥离成少数几层具有良好的分散性。用短链聚硅氧烷包覆两种改性的二维材料之后分别加入 PDMS 中制备一系列不同含量KrGO/PDMS和HPSi-d-Ti3C2Tx/PDMS复合材料，同时制备了rGO/PDMS和d-Ti3C2Tx/PDMS复合材料作为对照。通过XRD和SEM等表征方法发现以KrGO和HPSi-d-Ti3C2Tx作为填料加入制备的复合材料分散性能更好。根据逾渗理论，拟合得到KrGO/PDMS和HPSi-d-Ti3C2Tx/PDMS复合材料的逾渗阈值分别为1.33 vol.%和1.43 vol.%。在102 Hz时，1.32 vol.%KrGO/PDMS复合材料的介电常数和损耗为18.8和0.14，分别是0.91 vol.%rGO/PDMS复合材料的2.1和0.64倍。在102 Hz时，1.40 vol.%HPSi-d-Ti3C2Tx/PDMS复合材料的介电常数和损耗为23.7和0.39，分别是1.28 vol.%d-Ti3C2Tx/PDMS复合材料的1.5和0.76倍。此外两种改性复合材料的弹性模量仍保持在一个较低水平（低于3MPa），适用于驱动器、传感器等器件。
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