介电弹性体(Dielectric Elastomer,DE)为电活性聚合物(EAPs),对其施加电压时,DE将产生形状和体积的变化,从而把电能转换为机械能,而当外加电场消失后,又能恢复到原始的形态。DE被应用于盲人触摸器、蛇形机械手以及脸部皮肤等领域,具有非常广泛的应用前景。然而目前为止,DE的电致形变都比较小,要获得大的电致形变,就必须对其施加预应变,而针对不同DE施加预应变后电力学性能的变化少有研究,而且预应变对介电弹性体的作用机理也鲜有报道,因此,本课题针对预应变对不同DE基体的电力学性能的影响进行了研究。对不同的DE基体进行单轴预应变或者等双轴预应变:施加预应变后,由于取向行为的产生,DE材料的介电常数减小,而介电损耗以及介电击穿强度增大;由于厚度方向尺寸的减小,DE材料的驱动电压降低。同等预应变下,与单轴预应变相比,等双轴预应变下发生取向的分子链数目要多于单轴预应变,因此等双轴预应变的DE分子链总体的取向程度较大,故等双轴预应变下的介电常数较小,而介电损耗较大;对初始厚度相同的DE材料进行同等程度的预应变后,与单轴预应变相比,等双轴预应变的DE薄膜厚度方向的尺寸变得更小,故施加相同的电压,等双轴预应变的DE薄膜所受到的电场强度较大,其电致形变也较大。对不同丙烯腈含量,即不同极性的氢化丁腈(HNBR)进行单轴预应变:对于同一 HNBR基体,当施加相同的单轴预应变时,随着预应变率的增加,HNBR的厚度减小,所以施加相同的电压时,材料所受到的电场强度增加,故预应变能够降低材料的驱动电压,同时提高其介电击穿强度;HNBR极性越大,分子链的极化能力越强,分子之间的相互作用力越强,偶极子在外电场的作用下旋转所需要克服的阻力越大,故其介电常数以及介电损耗越大。利用红外二向色性原理、原子力显微镜探索了预应变后DE材料微观结构的变化:随着预应变程度的增加,DE分子链的取向程度在不断增加;极性越低,分子链取向程度越高,这是由于HNBR极性越低,分子链之间的相互作用力越弱,分子链更容易在外力的作用下进行取向的原因。