La掺杂钛酸钡包覆碳纳米管增强纤维介电弹性体机电性能研究

《Composites Communications》：Fabrication of fibrous dielectric elastomer with enhanced electromechanical performance by incorporating La-doped barium titanate encapsulated carbon nanotubes

本文报道了一种通过La掺杂钛酸钡包覆多壁碳纳米管（La-BTO@MWCNTs）增强SEBS基纤维介电弹性体（DE）的新方法。该材料在50 V/μm电场下可实现23.12%的纵向应变和25.85 mN输出力，且具有超过100次电压循环的稳定性能，为软体机器人、生物医学设备等领域的肌肉仿生驱动提供了创新解决方案。

　　

材料亮点

从上海麦克林生化科技有限公司采购醋酸钡（BaAC₂）、冰醋酸（HAc）、钛酸丁酯（TBT）、六水合硝酸镧（La(NO₃)₃·6H₂O，纯度99.99%）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP，分子量1,300,000）。羧基化多壁碳纳米管（MWCNTs）购自深圳图灵进化科技有限公司，苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯（SEBS G1645）购自科腾公司（美国）。四氢呋喃（THF）和...

La-BTO@MWCNTs的形貌、化学成分与介电性能

图2a和b分别展示了La-BTO@MWCNTs纤维膜的表面和截面形貌。可见纤维表面光滑，单纤维直径约0.88±0.4μm，具有明显的核壳结构。图2c-h的元素分布图清晰显示了O、Ba、Ti和La元素的存在，证实La-BTO@MWCNTs纤维的成功制备。

结论

通过制备高介电核壳结构La-BTO@MWCNTs并与高弹性SEBS结合，获得了机电性能提升的纤维介电弹性体（DE）。研究表明La-BTO@MWCNTs的介电性能高度依赖La掺杂量，当Ba:La摩尔比为100:1时，介电常数高达2.77。La-BTO@MWCNTs含量对SEBS复合材料的力学、介电和机电性能具有显著影响。