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科技进步,特别是机器人,自动化产业以及人造生物装置的发展,对机电能转换器提出了越来越高的要求。新型的高能量输出,高应变,高柔韧性,轻质量,低成本的机电转换器将为该产业的进一步发展提供有力支持。介电弹性体(DE)作为制备机电能转换器的新型材料,具有能量密度高、形变量大、响应速度快、机电转化效率高等优点。然而,目前介电弹性体材料通常需要非常高的驱动电压以实现好的机电转换性能,这严重制约了介电弹性体的应用前景。根据介电弹性体机电能量转换机理可知,提高材料介电常数和/或降低弹性模量是实现低驱动电压下大形变的可行性策略。以此为目标,在本论文中我们做了以下工作:(1)通过原子转移自由基聚合法(ATRP)制备了丙烯酸正丁酯(BA)含量为69.5 wt%的丙烯酸正丁酯-丙烯酸共聚物——p(BA-AA)。研究了聚乙二醇200(PEG 200)对p(BA-AA)共聚物力学和介电性能的影响。PEG 200的加入能够大幅度降低p(BA-AA)/PEG 200共混物的杨氏模量,其杨氏模量最小值为0.6 MPa。p(BA-AA)/PEG 200共混物的介电常数随PEG 200含量增加而显著提高,最大值为15.4。最终p(BA-AA)/PEG 200共混物在电场强度为25 kV/mm时达到4.2%的面积形变。(2)通过ATRP法制备了 BA含量为78.7 wt%的p(BA-AA)共聚物。通过三价铁离子与羧基的络合作用,制备出p(BA-AA)@Fe3+交联聚合物。p(BA-AA)@Fe3+络合物具有>900%的断裂伸长率和>2MPa的断裂强度。p(BA-AA)@Fe3+络合物的杨氏模量较小(<1.1MPa)。随着三价铁离子用量降低,p(BA-AA)@Fe3+络合物的介电常数略有增加。(3)通过ATRP法制备了一系列BA质量分数不同的丙烯酸正丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物——p(BA-GMA),并利用GMA的环氧侧基的开环反应制备了自交联聚合物c-p(BA-GMA)。c-p(BA-GMA)的杨氏模量随GMA含量降低从0.41 MPa下降至0.11 MPa,其驱动敏感因子从14.43 MPa-1增加至51.54 MPa-1。c-p(BA-GMA)在低电场21.6 kV/mm时的驱动形变高达52.1%。并且,将c-p(BA-GMA)-3制成弯曲驱动器,测得该驱动器具有较好的驱动响应性。(4)通过ATRP法制备了 BA含量为68 wt%的丙烯酸正丁酯-丙烯酸羟乙酯共聚物——p(BA-HEA),利用p(BA-HEA)中的羟基(-OH)与二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)中的异氰酸酯基(-NCO)的缩聚反应制备出聚氨酯丙烯酸酯弹性体——p(BA-HEA)@MDI。随着MDI用量的降低,p(BA-HEA)@MDI的杨氏模量显著下降。氨基甲酸酯基-OC(O)NH-以及-OH的存在使得p(BA-HEA)@MDI的介电常数维持在较高值(～7)。p(BA-HEA)@MDI-3在15.2 kV/mm的较低电场下具有.14.4%的大面积形变。