高介电常数弹性体因其柔软、可拉伸及高响应性，在可穿戴电子、人工肌肉、能量存储等领域极具应用潜力。然而，传统高介电弹性体材料在交变电场下易因分子链过度移动引发高介电损耗，导致器件发热、效率下降甚至失效。此前，研究团队通过“微交联”技术将弛豫铁电聚合物与软长链交联剂结合，开发出介电常数高达35.4（1 kHz）的本征弹性体（Adv. Mater. 2024, 36, 2404001）。但软长链交联结构在高电场下分子流动性强，极化域旋转引发显著能量耗散，介电损耗居高不下。

       针对这一挑战，前沿交叉科学研究中心胡本林研究员提出采用刚性短链交联剂替代软长链策略，取得了以下进展：1）抑制分子运动：刚性短链通过立体阻碍效应限制弛豫铁电聚合物P(VDF-TrFE-CFE)的链段移动，减少极化滞后；2）保持弹性：得益于聚合物主链的柔软性，材料仍具备高拉伸性（80%应变下性能稳定）；3）性能突破：所得弹性体在1 kHz下介电常数达35，介电损耗降低70%至0.1以下，同时兼具优异铁电性、压电性及热稳定性。该技术为开发低能耗、高可靠的可穿戴电子与柔性驱动器提供了新思路，有望解决强场驱动下的器件过热与寿命缩短问题。

     相关研究成果以题为“ Reducing Dielectric Loss of High-Dielectric-Constant Elastomer via Rigid Short-Chain Crosslinking”发表于Advanced Materials 2024, 36, 2411082  (https://doi.org/10.1002/adma.202411082)上。感谢浙江省自然科学基金LR24E030003、浙江省钱江人才计划ZJ-QJRC-2020-32和国家自然科学基金12172318的资助。

图 1. 高介电常数和低介电损耗弹性体的设计理念