【成果速递】液态电解质填充的高介电常数和光学透明性的复合介电弹性体

香港中文大学（深圳）朱世平教授团队将兼具高透明性和离子导电性的液态电解质作为功能填料，以微液滴的形式填充进聚二甲基硅氧烷中，通过调节液态电解质的折光指数，制备出同时具有高介电常数、低弹性模量和高光学透明性的复合介电弹性体。

图1 复合介电弹性体的制备过程

该团队选用无机盐溶液、有机溶液和离子液体作为填料，分别得到了一系列复合弹性体材料，其介电常数随填充量的增加而增加，在40%体积比时达到了约6倍的提升，并且材料在60摄氏度至零下20摄氏度的温度范围内仍保持稳定的介电性质。

图2 复合介电弹性体的介电频谱和温谱

该团队选取40%体积比离子液体填充的复合材料，进一步测试其力学和光学性能。随着液态电解质体积分数的增加，复合弹性体材料的断裂伸长率增加，弹性模量下降，并且材料在不同形变量下的循环拉伸测试中均表现出较小的迟滞，在1000次循环拉伸中也能保持稳定的力学性质。

图3 复合介电弹性体的力学性质表征

通过调节液态电解质的折光指数，可以保证复合材料的可见光区透明性在90%以上，平均雾度在6%以下。在材料进行1000次的循环拉伸测试后，其光学性能无明显下降，表明了材料良好的稳定性和在光学领域的应用潜力。

图4 复合介电弹性体的光学性质表征

最后，研究人员制作了高灵敏度的应变传感器和低驱动电压的可拉伸电致发光器件。其中电容式应变传感器灵敏度提高数倍，在数百次的循环测试中也没有明显的性能下降。而电致发光器件的驱动电压更是从3~4V/μm降低至1V/μm以下，在相同的外加电压下展示出更高的发光强度。

图5 基于复合介电弹性体的电容式应变传感器和电致发光器件

相关论文在线发表在Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.202007863)上，第一作者为香港中文大学（深圳）博士后石磊和博士生张长庚。