柔性压电纤维复合材料驱动器的驱动特性研究

本文通过分析柔性压电纤维复合材料驱动器（Flexible Piezoelectric fiber composite actuator Device,FPD）的变形驱动机制，提出了一种基于铁电参数预测其工作电压范围的方法，基于压电方程推导了FPD驱动力的表达式，并经实验测定验证了所提方法的可靠性。此外，基于所提方法研究了有效宽度对机电阻抗性能和驱动性能的影响规律。结果表明：基于铁电参数预测FPD工作电压范围的方法合理可行，FPD的许用工作电压在负向次矫顽电压到正向极化电压之间，且偏置/非对称电压驱动模式可以同步实现大应变和小迟滞；基于压电方程计算FPD驱动力的方法有效可靠，FPD的驱动力正比于其压电应变系数、弹性模量、横截面积及外加电场；随着有效宽度的增加，FPD的电容和驱动能力增加，阻抗减小，主谐振峰、自由应变和迟滞基本不变。