Soft Gel Filler Embedded Elastomer with Surfactant Improved Interface for Dielectric Elastomer Actuators

材料科学 弹性体 复合材料 电介质 介电弹性体 复合数 变硬 光电子学
作者
H.J. Yuan,Zupeng Liu,Jundong Song,Soichiro Okamura,John H. Xin,Ming Xue,Titao Jing
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:16 (20): 26787-26796 被引量:3
标识
DOI:10.1021/acsami.4c04264
摘要

Stretchable materials are the foundation of dielectric actuators (DEAs) for artificial muscle. However, the inadequate dielectric constant of stretchable materials has always greatly limited the performance of artificial muscle. Recently, soft fillers have been proposed to improve the dielectric property and preserve the stretchability for softness, aiming to avoid the stiffening effect of traditional rigid fillers. As composites, an amount of interfacial region is generated, which remarkably affects composites' performance from dielectrics to mechanics. Herein, we demonstrate that the size effect, interfacial binding, and compatibility have a great impact on soft filler doped composites. Particularly, according to the liquid characteristics of soft fillers, we explore an interfacial modification method using surfactants. Composite breakdown strength is thus enhanced 2.2-fold from that in the control group due to the reduction of mismatch between fillers and matrix. Moreover, surfactants alleviate the well-known stiffening effect in small fillers. The area strain of the composites reaches 10.3 ± 0.4% at a low electric field of 7 MV/m, and a soft micropump is successfully assembled. These findings demonstrate a unique and combined interfacial influence of soft filler doped elastomer, which promotes the advancements of the dielectric elastomer artificial muscle.

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