管状介电弹性体驱动器电致应变特性分析

介电弹性体是电场型电活性聚合物的一种,在直流电场作用下,有良好的电致应变特性,去掉外加电场,可迅速恢复到原始尺寸,通过控制电压的大小,可以精确控制变形。本文基于NeoHookean应变能模型,采用ABAQUS有限元软件,开展了材质为丙烯酸聚合物管状介电弹性体驱动器在机电载荷作用下的力学性能有限元模拟,另外,考虑机械预拉伸的影响,开展了管状介电弹性体驱动器机电耦合特性的有限元仿真分析,为管状介电弹性体驱动器的力电特性、变形失效、稳定性的进一步研究提供了一定的理论依据。     

基于硅烷化石墨烯掺杂硅橡胶的聚合物电致动器

以有机锡为催化剂、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为偶联剂,将端羟基-聚二甲基硅氧烷(HO-PDMS)接枝到氧化石墨烯(GO)的表面,制备了硅烷化氧化石墨烯(SGO).红外光谱、拉曼光谱和X射线光电子能谱结果证明了HO-PDMS的成功接枝.通过扫描电子显微镜观测到SGO均匀分散在硅橡胶(PDMS)基体中,由此得介电常数和...     

高电致形变介电弹性体的研究进展

为发展介电弹性体的高电致形变性能,不少科研工作者采取了许多改进方法,但是效果仍然不理想。详细阐述了目前为发展高电致形变介电弹性体存在的问题,并通过具体试验研究指出介电弹性体今后发展的方向。     

单轴预拉伸下电致应变智能材料介电弹性体驱动器机电稳定性分析

介电弹性体驱动器机电稳定性特性是研究衡量介电弹性体性能的重要指标之一。为了解单轴预拉伸下介电弹性体驱动器机电稳定性特性,借助有限元数值模拟手段,从理论建模和仿真计算两方面入手,针对单轴预拉伸条件下介电弹性体驱动器,建立基于Neo-Hookean应变能函数的电致应变模型,根据稳定状态下系统自由能函数对应的海森矩阵正定的特性,建立了介电弹性体驱动器在单轴预拉伸条件下的机电稳定性条件,并采用有限元方法计算了单轴预拉伸条件下驱动器的机电响应。通过分析不同预拉伸水平下极限电致应变、电场强度、电位移等参数关系,获取该介电弹性体驱动器稳态工作区间,推导得到的稳定性条件和有限元建模及仿真分析方法可以为驱动器的设计提供参考。     

导电聚合物的电化学机械性能及其致动器

论述了导电聚合物优异的电化学机械性能,系统综述了新近研制的各种导电聚合物致动器的组装及特性.指出有些导电聚合物致动器具有传感和执行双重功能等性能特点,在机器人机械手、机器昆虫、人工假肢、分子发动机,细胞诊断等方面具有广阔而深远的应用前景.     

介电弹性材料电致动变形及失效规律实验研究

介电弹性功能材料(简称DE)是一种新型智能材料,可在电压驱动下产生厚度与面积变形。为了掌握其在电场作用下的变形以及失效规律,本文通过实验方法研究了在不同的预拉伸量、电极特性、电压频率等条件下,DE材料在电场作用下产生变形的最小电压以及发生电击穿时的失效电压的规律,并对实验现象进行了分析和解释,给出了DE材料维持正常工作的条件,为DE材料的工程应用提供了相应的准则。     

TiO2/硅橡胶复合型介电弹性体动态粘弹性的电场依赖性

研究电场对TiO_2/硅橡胶复合型介电弹性体动态粘弹性的影响。采用水解法制备无定形TiO_2颗粒,以其为分散相,硅橡胶为基体制备复合型介电弹性体。电致变形测试表明,在20 kV/mm的电场强度条件下,该介电弹性体的电致变形量达46.9%。动态粘弹性测试结果表明,该介电弹性体在5 kV/mm下其储能模量较零场下增大18.1%。说明在电场作用下,TiO_2/硅橡胶复合型介电弹性体的动态粘弹性变化不可忽略,在建立力电模型及器件设计时需予以考虑。     

改性石墨烯/介电弹性体的制备及传感性能

目的制备具有优异介电性能,可用于传感器的热塑性聚氨酯弹性体复合材料。方法使用十八烷基胺修饰氧化石墨烯片层,通过热处理工艺部分还原改性后的氧化石墨烯,利用溶液混合法将改性石墨烯分散到热塑性聚氨酯的基体中,通过絮凝-热压的方法成形,并测试其结构、介电性能及传感性能。结果十八烷基胺通过共价键的形式接枝到氧化石墨烯表面,X射线衍射表明,十八烷基胺通过表面接枝改性,增大了石墨烯片层的层间距。结论改性石墨烯填充的介电弹性体具有较高的介电常数和较低的介电损耗,且表现出良好的弯曲形变-介电敏感响应。     

磺酸化石墨烯掺杂的离子交换聚合物电致动器

合成了磺酸化石墨烯单分子膜, 并按不同质量分数浇注了约200 μm厚的石墨烯/全氟磺酸杂化膜, 全反射衰减红外光谱验证了全部合成和掺杂过程; 对影响杂化膜电致动性能的相关物理参数进行了测试。 利用化学还原沉积技术在杂化膜两侧嵌入Pt纳米颗粒, 制成石墨烯/全氟磺酸-金属复合材料, 并进行了扫描电子显微镜观测。引入低频正弦电信号, 得到聚合物电致动器, 利用力和位移传感器测试其电致动性能。结果表明: 石墨烯掺杂后, 离子交换膜的柔韧性、 离子交换能力、 含水量均得到了一定程度的提高。金属Pt纳米电极表面平整; 颗粒较精细、 均匀; 电极与基底膜结合紧密。杂化膜具有高度的电致形变性能; 相同条件下, 最大输出位移可增加2.38倍。     

超磁致伸缩微位移致动器的研究

 基于超磁致伸缩材料的磁致伸缩特性设计了一种用于微位移驱动的致动器．分析了致动器工作磁场的组成，计算了线圈的工作电流，并以此为依据设计了稳流电源．分析结果表明，设计的稳流电源满足工作要求；线圈提供的工作磁场能够保证超磁致伸缩棒工作在线性区域。     

预拉伸电活性绝缘弹性薄膜的机电驱动特性实验及分析

电活性聚合物是一类接近动物皮肤的驱动材料,在微小型机电系统、仿生机器人、柔性装置、功能结构等方面具有很大的应用潜力。绝缘弹性薄膜是其中的一类,驱动特性为大应变、低应力、快响应和高效率。文中从绝缘弹性薄膜HN1110的单向拉伸实验获取的实验数据,回归出材料特性参数;然后在平面双向预拉伸后进行高压驱动试验,获得基本的机电驱动特性数据;最后利用Mooney-Rivlin,Yeoh和Ogden三种模型研究其机电响应特性,依据试验结果对三种模型在变形范围、预拉伸量和模型特性等方面进行了分析和评价。     

非线性电活性绝缘弹胶物DE的应变能模型材料常数

应用Mooney-Rivlin、Yeoh和Ogden应变能模型研究DE材料驱动建模。首先根据单轴拉伸实验数据,分析文献中的材料常数和本文DE材料的适合程度,发现文献中的材料常数均不适合本试验中的绝缘弹胶物(DE)材料变形特性;进一步根据试验数据及理论模型回归分析求出适合本试验变形范围内的DE材料的材料常数。结果表明,Mooney-Rivlin模型不能很好地反映非线性特征,Yeoh和4参数及6参数的Ogden模型均能反映DE材料的非线性特征。     

基于应变能模型的电活性弹胶物平面机电驱动特性

利用前期工作由单轴拉伸实验获取并验证的材料常数,进一步研究Mooney-Rivlin、Ogden和Yeoh三种应变能模型在绝缘弹胶物(DE)材料的平面机电响应建模。根据实际试验中的平面双向预拉伸、两面加电场的边界条件,确定机电驱动模型,根据在一系列预拉伸值下进行的系列平面机电驱动试验,研究材料常数的合理性和机电驱动模型的可行性。研究结果表明,4参数、6参数的Ogden模型及Yeoh模型均可反映DE材料的机电响应特性;模型参数合理可行;Mooney-Rivlin模型不适合DE材料的机电驱动。     

可将机械能转变成电能的介电弹性体研究进展

弹性体材料具有轻质,易加工,价格低廉的优点,广泛用于生产生活各个领域.本文简要介绍了介电弹性体材料发电的基本原理,相比传统利用电磁感应原理的发电机的优势.重点介绍了几种目前研究比较广泛的介电弹性体材料:丙烯酸酯类、硅橡胶、聚氨酯和天然橡胶等,并分析了介电弹性体材料的介电常数、击穿电压和断裂伸长率等因素对发电量和发电效率的影响,及它们作为介电弹性体发电材料的优势和不足.此外,提出了作为介电弹性体发电机所需材料在未来应该重点开展的工作方向.     

氧化石墨烯核-壳杂化粒子/硅橡胶介电弹性体复合材料的制备与性能

采用阳离子聚电解质聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)改性SiO₂, 再通过静电自组装制备了SiO₂-PDDA-氧化石墨烯(GO)核-壳杂化粒子。采用溶液共混法将SiO₂-PDDA-GO引入到高温硫化硅橡胶(SR)中, 制备了SiO₂-PDDA-GO/SR介电弹性体复合材料。结果表明:该方法能实现GO在SiO₂表面大面积的包覆, 解决了GO容易自聚集的问题, 且PDDA具有还原GO的作用, 无需再对GO核-壳杂化粒子/SR复合材料进行原位热还原, 简化了实验方案, 节能环保。SiO₂-PDDA-GO填充量为60wt% 时, 在100 Hz频率下, SiO₂-PDDA-GO/SR介电弹性体复合材料的介电常数为21.53, 是SR的11.6倍, 介电损耗保持较低值, 同时, 复合材料的模量保持在较低水平。在电场强度为2.48 kV/mm时, 60wt%的SiO₂-PDDA-GO/SR介电弹性体复合材料横向电致形变在同一电场强度下与SR相比增加了15倍。      

电场活化丙烯酸弹性体的失效特性研究

研究介电场活化丙烯酸弹性体材料的失效特性,分析其失效机理.以实验为主要手段,分析失效形式与其主要影响因素之间的关系.实验表明:起皱、放电和击穿崩溃是电场活化丙烯酸弹性体材料的主要失效形式.预拉伸量、激活区与窗口半径比以及电极材料对起皱和击穿崩溃有明显的影响,其中电极材料对电场活化丙烯酸弹性体材料起皱失效的影响最为明显....     

介电型电活性聚合物圆柱形驱动器侧向特性的研究

电活性聚合物（EAP）在实际生活中有着广泛的应用,介电型EAP圆柱形驱动器作为其典型应用之一,其输出的侧向偏转力和侧向弯曲角度受到介电型EAP膜拉伸面积比例、介电型EAP膜卷绕层数和柔性电极涂抹面积比例的影响,需要深入研究来确定其作用规律。针对这些影响因素对介电型EAP圆柱形驱动器输出的侧向性能的影响,设计制作了试验测试装置,通过控制变量试验测得了大量试验数据;分析处理试验数据,初步得出了影响因素的作用规律。结果表明：介电型EAP圆柱形驱动器输出的侧向偏转力和侧向弯曲角度都会受到介电型EAP膜拉伸面积比例、介电型EAP膜卷绕层数和柔性电极涂抹面积比例的影响,这些因素对其输出的侧向性能产生不同的作用结果。     

丙烯基弹性体在CPP薄膜中的改性应用研究

介绍了CPP薄膜应用丙烯基弹性体改性的研究,并对照了传统塑料薄膜与改性后的薄膜在主要物理机械性能上的差别,以确认新材料应用的可行性与可靠性。     

聚烯烃弹性体在CPP薄膜上的应用研究简

选用具有代表性的聚烯烃弹性体牌号,研究不同类型、不同型号聚烯烃弹性体对CPP薄膜透明度、韧性及热封性能的影响,结果表明不管是何种聚烯烃弹性体,都可以降低CPP薄膜的雾度,乙烯基弹性体DF740及丙烯基弹性体868适合于CPP薄膜增韧改性,丙烯基弹性体3980FL则适合热封改性。     

电磁作动器出力特性及自适应抑制算法

针对隔振系统受到强烈干扰或冲击,导致控制器输出信号超出作动器工作电流范围,使控制系统失效的问题,提出了一种自适应饱和抑制算法.首先对电磁作动器特性进行分析,得出作动器会随电流增大产生磁饱和现象导致进入饱和区.然后在FXLMS算法基础上引入抑制因子对控制权系数更新进行修正,从而增强在受到强烈干扰或冲击系统的鲁棒性.仿真和...