具有高介电常数的弹性体可在电击穿和机械损伤后自愈，在新兴的人造肌肉领域具有重要意义。最近，科研人员报告了一种迈向具有大且可调介电常数的可自我修复的硅基弹性体的一步工艺。氰丙基取代的环状硅氧烷的阴离子开环聚合产生具有极性侧链的弹性体。平衡产物由网络、直链和环状化合物组成。成分之间的比例随温度而变化，并允许实现具有很大不同特性的材料。硅烷醇端基保持活跃，这是自我修复的关键。在室温下观察到弹性行为，而在较高温度（通常为80°C）下，粘性流动占主导地位。弹性对于可逆驱动至关重要，热可逆软化允许自我修复和回收。通过改变极性基团的含量，介电常数可以增加到最大值18.1。单层致动器在5.2Vμm–1下表现出3.8%的横向致动，并在故障后自我修复，而损坏的可整体回收。堆叠致动器在低至3.2Vμm–1的电场下达到5.4±0.2%的致动应变，因此有望在软机器人中用作人造肌肉。

图1a)从环状单体D4CN和三官能交联剂tris-D4开始，通过阴离子开环聚合(AROP)合成具有%极性基团的热可逆、高介电常数弹性体(A1-A4)。b)用非极性D4代替一半量的极性单体D4CN合成具有50%极性基团(B1-B3)的弹性体。

图2a)弹性体A1-A4的DMA。b)弹性体A1-A4和B1-B3的tan(δ)，与具有%极性基团的弹性体相比，具有50%极性基团的弹性体在高频下的粘性损失更低。c)弹性体A4的热可逆性能通过与温度相关的剪切流变测量得到证实。d)弹性体A4的自愈实验。e)两条弹性体B1条带在70°C下10分钟自愈连接，可在连接部位拉伸而不会断裂。

图4a)堆栈执行器设计。b)堆叠致动器由三个弹性体A4活性层和四个电极层制成，电极层由与石墨纳米片混合的聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成。c)具有三层弹性体A4活性层和四层电极的堆叠致动器的性能。d)具有五层弹性体B1和六层电极的堆叠致动器。

相关论文以题为Self-Healable,Self-Repairable,andRecyclableElectricallyResponsiveArtificialMuscles发表在《AdvancedScience》上。通讯作者是瑞士联邦材料科学与技术实验室DorinaM.Opris教授。

参考文献：

doi.org/10.2/advs.