近日，我校材料與化學工程學院郭東杰教授課題組在國際知名期刊《Nature Communications》上發表了題為“Polyvinyl chloride-based dielectric elastomer with high permittivity and low viscoelasticity for actuation and sensing”（用于驅動和傳感的低粘彈性、高介電性聚氯乙烯介電彈性體）的研究論文。我校材料與化學工程學院為第一完成單位，我校研究生黃建建同學為論文的第一作者，鄭州輕工業大學郭東杰教授為第一通訊作者。迄今為止，研究成果是首次以我校第一作者、第一單位發表在該刊物上。
氰乙基纖維素/聚氯乙烯凝膠（CEC/PVCg）的制備、組裝及驅動/傳感示意圖
介電彈性體廣泛用于制備柔性聚合物電驅動器和傳感器。局限于低的介電常數，現有的聚合物驅動器往往需要高的電場來驅動。同時，常規聚合物驅動器與傳感器還存在應力松弛、蠕變等粘彈性負面因素。這里，作者發現腈基化纖維素與塑化聚氯乙烯的復合凝膠具備良好的介電性能（其介電常數18.9 @1 kHz，為美國3M丙烯酸彈性體VHB 4910的4-5倍、美國Dow Corning硅橡膠Sylgard186的8-9倍），且其粘彈性小，機械損失低（0.04 @1 Hz），遠低于常規的VHB彈性體。因此，組裝柔性電驅動器后，展現出了理想的力學輸出性能：長時間工作（3600秒）位移漂移僅為7.78%，遠低于VHB彈性體的136.09%；單片薄膜（~500 μm厚）即可舉起300 gf的重物。柔性傳感器也展現出了理想的線性區間、靈敏度和信噪比，借助于藍牙和單片機，同時實現了大位移的實時在線檢測。該項工作為聚合物驅動器和傳感器的閉環控制提供了可行策略，產品在人工肌肉和電子皮膚等領域具有廣闊的應用空間。
此項研究成果得到了國家自然科學基金(U1704149、52275295)，中原科技創新領軍人才(234200510026)的支持。（通訊員：郭東杰）
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-37178-5
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