介电弹性体材料研究现状综述

针对目前介电弹性体材料的相关研究进展及存在的问题,在分析介电弹性体特性的基础上,根据其不同种类,研究了硅橡胶、聚氨酯、丙烯酸等材料及复合材料的性质及制备方法;根据介电弹性体的不同用途,分析了近些年其在发电、仿生学、生物医学、光学器件、微系统、航天航空方面的具体应用及其未来发展趋势,并总结了介电弹性体在未来应用中存在薄膜制备、柔性电极材料覆盖绝缘、偏置高压电源限制、降低能量损耗和提高机电转换效率等相关问题,针对这些问题提出了相应的建议及未来发展思路。研究结果表明,介电弹性体具有很广阔的应用前景,但是目前还存在很多技术难点,在弹性体基体材料构成、柔性电极材料优化、自偏置发电、效率优化等方面还要进行更为深入的研究。     

基于知识图谱的物联网研究文献计量分析

为清晰全面深入地掌握国内外物联网研究与应用进展情况,对Web of Science数据库中物联网研究领域2000年～2019年期间的25077份论文进行文献计量分析.在科学计量学理论基础上,以Citespace可视化软件作为研究工具,绘制物联网研究领域的共词网络、关键词时序图、文献互引网络等知识图谱,从物联网领域的研究...     

介电弹性体隔振平台设计与多物理场耦合仿真分析

针对航空航天等领域轻质结构的隔振问题,考虑到隔振性能和可靠性的要求,设计了一种介电弹性体半主动隔振平台,并结合自由能理论建立了该隔振系统的机电耦合动力学参激振动微分方程。将介电弹性体材料力电耦合模拟材料子程序(UMAT)嵌入Abaqus非线性有限元分析软件,进行多物理场耦合仿真分析,分析介电弹性体半主动隔振系统共振频率、模态振型与频响函数,从而得到其隔振特性与适用范围。     

新型电致活化材料—介电弹性体的驱动特性研究

为解决微型致动器、人造肌肉、仿生机器人等新型科技研究领域短缺问题,将电活性聚合物材料—介电弹性体应用于新型驱动器研究中,开展了对弹性体材料驱动特性的相关分析.通过实验研究了影响E-ACE材料激活区(电极涂层区域)面积应变的主要因素,以寻找激活区面积应变和这些影响因素之间的关系,进而根据它们之间的关系确定能获得所需激活区...     

介电弹性体机电性能测试系统的研制

为了能更安全高效地测试介电弹性体的变形和应变,建立了一种介电弹性体机电性能测试系统。首先设计双向材料预拉伸机构,实现对介电弹性体薄膜进行精确的双向预拉伸,接着使用AVR单片机编写的PWM程序给介电弹性体中心的圆形电极区域逐步施加高电压,再使用高性能工业数字摄像机对介电弹性体薄膜的变化进行实时采集。最后用MATLAB编写的程序分别打开各次采集的图像,对所采集图像进行诸如灰度图、二值化、边缘提取、形态学处理等加工,获得介电弹性体中心的圆形电极区域图像面积的变化量,从而得到介电弹性体的机电特性曲线。     

AI驱动智能优化与控制文献计量分析

AI技术为突破传统的优化与控制理论、方法，推动智能优化与控制提供了重要途径和基础支撑。为探析AI驱动智能优化与控制的研究脉络、热点和趋势，对近10年中国知网（CNKI）和Web of Science中收录的AI驱动智能优化与控制相关文献进行筛选，得到中文文献数据共5 814条，英文文献数据共5 208条；使用CiteSpaee6.1.R6软件以及VOSviewer1.8.18软件进行可视化分析，并绘制关键词共现图谱、时间线演化图谱、作者聚类图谱等知识图谱，进行文献计量分析。结果表明：有关AI驱动智能优化与控制的文献数量整体处于上升趋势，在发文国家中以中国和美国文献数量最多。国际上对该方向的研究主要是围绕系统进行的，并尝试通过机器学习解决系统难题；国内研究热点聚集在深度学习的方向。根据研究现状和热点，对该领域进行了发展趋势预测，为AI驱动智能优化与控制领域研究提供了参考。     

球壳形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,能够在外加电场的作用下,通过材料内部结构的改变发生伸缩、弯曲、束紧或膨胀等变形,人为控制电压的大小,精确控制变形.基于Neo-Hookean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的球壳形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,分别分析了无机械预拉伸和有机械预拉伸条件下电致应变特性,进行了球壳形介电弹性体驱动器机电耦合特性的有限元仿真分析,为球壳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.     

介电弹性体发电的基本原理及在分布式发电中的应用

论述介电弹性体发电的基本原理、目前的研究情况及应用前景.作为发电材料,介电弹性体与其他发电材料比较,其具有材料价格便宜、容易制造且质地柔顺,特别适合于诸如利用风及海浪等大动作进行发电的场合.     

介电弹性体无阀微泵设计

无阀微泵原理新颖,但压电式无阀微泵工艺复杂。介电弹性体是具有大变形的智能材料,采用图像处理的方法对其变形特性做了测试,并利用其特殊性能研制了介电弹性体无阀微泵。从流道设计、尺寸、流量和效率3个方面研究了介电弹性体无阀微泵,得到流量为142.12 m L/min,效率为0.738的介电弹性体无阀微泵。其特点是原理新颖、结构简单、流量和效率理想。     

基于介电弹性体驱动的仿生象鼻软体驱动器设计分析

在软体机器人的发展过程中,软体驱动器结构简单化、轻量化设计一直是研究热点。受到象鼻结构与驱动原理的启发,设计了一种基于介电弹性体和多孔PDMS材料的仿生软体驱动器。首先对介电弹性体人工肌肉驱动机理进行了分析,并通过驱动变形实验确定了最大形变参数;然后设计了基于多孔PDMS材料的支撑脊柱结构,并通过压缩实验测试了力学性能;最后,通过将介电弹性体包覆在支撑脊柱外层,形成了具有圆柱结构的仿生软体驱动器。驱动实验结果表明,软体驱动器在电压激励下能够获得大角度(最大42°)连续稳定弯曲变形以及较快的响应速度。     

基于微半球结构液态金属弹性体的柔性电容式压力传感器

为了提高电容式传感器的灵敏度,设计了基于微半球结构液态金属弹性体柔性电容式压力传感器.该传感器以液态金属(LM)和弹性体(Ecoflex 00-30)作为介电层材料,采用模板法构建出微半球结构弹性体表面,选用柔性印刷电路板(FPCB)作为传感器上下电极.研究分析了微半球结构和液态金属填料体积分数对传感器灵敏度的影响.实...     

基于文献计量的数字工程研究进展与趋势分析

数字工程被认为是系统工程在数字化时代的延伸,具有能有效缩短装备研制周期、提升产品质量、优化工程体系等优点,实现装备采办过程由“以文本为中心”向“以数据为中心”的范式转变。为全面系统地分析数字工程的发展概况和研究动态,通过对Web of Science数据库中“Digital Engineering”相关文献进行CiteSpace计量分析,分别从发文量、研究领域与文献分布、所属国家与机构分布、作者与机构合作知识图谱、共被引知识图谱、关键词共现等不同角度审视研究主题结构,结合可视化知识图谱对数字工程研究的现状、趋势和热点进行了分析。分析结果表明,数字工程研究具有多学科、跨领域的交叉特性,已跨入快速上升期;已初步形成多个数字工程研究团队,但核心作者较分散;美国、英国、德国等发达国家投入数字工程研究力度大且取得成果丰硕,而我国在数字工程研究的资助和战略部署方面亟待加强。此外,从研究趋势的演进来看,未来数字工程研究的重点将聚焦于基于模型的系统工程、Digital Twin等技术体系。最后,进行全文结论性总结,指出数字工程面临的挑战以及未来重点发展方向。     

基于多孔PDMS薄膜介电层的柔性压力传感器

提出一种基于多孔弹性体薄膜介电层的电容式压力传感器。该多孔弹性体薄膜是由液体相位分离原理制作而成。首先将去离子水与聚二甲基硅氧烷(PDMS)以一定比例均匀混合,随后将溶剂蒸发后形成多孔复合弹性薄膜。以ITO为电极材料,PET为柔性基底,多孔弹性体薄膜为介电层,将两电极面对面层压封装,得到电容式柔性压力传感器。由于均匀孔结构的存在,薄膜介电层在压力作用下能发生较大形变。研究结果表明,基于多孔薄膜介电层的压力传感器的灵度为0.58 kPa~(-1),具有良好的稳定性和重复性;传感器阵列能够准确地检测表面压力分布。制作的柔性压力传感器具有高灵敏度、低成本的特点,可用于人机交互界面、电子皮肤传感和细微压力变化监控等方面。     

高压驱动下介电弹性体电容检测系统北大核心CSCD

介电弹性体通常需要在kV级电压下驱动,但由于高压的存在,其驱动过程中的电容难以测量。对此,文中设计了一种高压驱动下介电弹性体电容的检测系统。系统以STM32F4为开发平台,硬件部分包括信号发生电路、差分采集电路和信号调理电路,单片机将硬件电路采集到的电压信号经过电容转换算法求得电容值后,通过串口通信协议传输给上位机。上位机由QT软件设计,能够实时显示电容数据并进行保存。经过实验测试,检测系统采集到的电容值与介电弹性体实际电容值误差小于3%,且具有良好的稳定性,为介电弹性体驱感一体化提供了技术支持。     

波浪能捕获及发电装置研究进展与技术分析

针对目前波浪能发电成本高、结构复杂、能量转换效率低等问题,对波浪能发电的基本原理、新型发电装置及相关新技术进行了研究。具体对直线电磁型、压电型和电活性聚合物型波浪能发电装置进行了总结和分析,探究了点吸式、振荡水柱式、振荡摇摆式和筏式等波浪能捕获装置的工作原理、优缺点、适用场合和应用前景,特别对新型的波浪能发电技术—介电弹性体发电机进行了分析和探究;同时对波浪能发电技术的进一步发展提出了建议。研究结果表明,对比其他方式的波浪能捕获装置,基于介电弹性体的波浪能装置发电成本更低,结构更加简单,能量转换效率更高。     

基于社会网络分析的新能源汽车电机控制系统态势分析

本文利用文献计量法和社会网络分析研究新能源汽车电机控制系统的相关发展现状和近些年来的研究热点.对2010-2021年间的中国知网数据库在该研究领域的文献发表年份、关键词共现图谱、作者合作网络等内容进行分析.结果表明,近十年研究新能源汽车的发文数量在波动中呈总体上升趋势;形成了多个研发团队,内部合作紧密;主要的研发方向为...     

基于Citespace的国内电动汽车再生制动领域发展分析

再生制动是电动汽车发展的重要支撑。通过文献法对该领域进行研究,旨在摸清该领域的研究现状、热点及发展趋势,为该领域的持续研究提供参考。通过文献计量的方法,以CINK为数据来源,运用CiteSpace 6.1.R6软件对1995—2022年间“电动汽车再生制动”主题的630篇期刊文献进行研究,从作者、机构、高被引文献、关键词共现、突现词等角度进行文献计量分析并绘制知识图谱,分析得出国内电动汽车再生制动领域的研究呈现出的阶段性特征,并据此将其分为3个阶段：初始阶段（1995—2006年）、线性增长阶段（2007—2017年）、缓慢增长阶段（2018—2022年）。电动汽车再生制动领域的研究形成了较为集中的研究群体,学科领域之间存在跨领域、跨学科协同研究的机制与平台;目前的研究热点主要集中在控制策略、回馈制动、模糊控制、模式切换;研究较活跃的子领域有信息融合、协同控制、制动回馈、影响因素、电液复合;复合制动和联合仿真是我国电动汽车再生制动领域研究的前沿和重点。     

基于文献计量学的喷涂机器人国内研究可视化分析

随着工业机器人的发展,喷涂机器人逐渐代替人工喷涂,为清楚了解喷涂机器人领域的研究现状和发展方向,基于CiteSpace软件,采用定性与定量的可视化分析研究方法,选取CNKI数据库中喷涂机器人领域相关文献作为数据样本,绘制该领域的年发文量、作者合作网络、关键词共现、突现等知识图谱,最后进行分析。得出结果：喷涂机器人领域相关文献的年发文量整体呈上涨趋势,核心作者之间多数以团队的形式存在。机器人、喷涂、轨迹规划与优化、仿真和离线编程是当前领域的研究热点。在未来,离线编程与轨迹规划与优化、路径规划、仿真相结合以及自动喷涂和汽车将会成为该领域的研究重点和发展方向。     

锥型介电弹性体驱动器的性能研究

介电弹性体驱动器在机器人系统、医疗机械系统以及智能驱动系统方面已经显示出广泛的应用潜能,具有结构简单、质量轻、能量密度大、效率高、变形大的优点.采用3M VHB4910介电弹性体设计并制作了锥型介电弹性体驱动器,并进行了锥型驱动器的驱动实验.测得锥型驱动器在一个通断电过程中的力一位移曲线,并计算得到驱动器的差力为1.65 N.实验结果表明锥型驱动器在通电后可以较大的线性位移,面积变化率为15.49%,断电后又能较快地恢复初始位置.同时对驱动器在一个工作周期中的做功进行分析,指出锥型驱动器可以通过多层薄膜的叠加来提高输出功.     

纯剪切模式介电弹性体发电机发电特性

为研究介电弹性体发电机的发电特性,基于COMSOL有限元软件建立了在纯剪切拉伸方式下的介电弹性体发电机有限元仿真机电耦合模型。该模型基于Yeoh超弹性材料本构,同时耦合发电机膜内静电力,根据可变电容理论对发电机电容变化及发电效果进行研究。设计了可Y向预拉伸的纯剪切拉伸装置,并在不同预拉伸条件下对发电机薄膜样本进行了拉伸实验,分析了其电容变化及发电效果。对比了仿真数据与实验结果,仿真模型的电容变化与实验测得的电容变化情况基本吻合,仿真模型一个周期内的输出电压变化与实验测得的电压变化基本吻合。实验及仿真结果表明,在相同的拉伸条件下,Y向预拉伸增大了初始电容及电容变化速率,且当Y向预拉伸λ=1时的上升电压为83V,而λ=2时的上升电压达到252V,改善了发电性能。本文提出的介电弹性体发电机新的研究方法为发电机样机设计提供了新的思路。