基于介電彈性體面積應(yīng)變特性的實(shí)驗(yàn)研究

摘 要:電場(chǎng)活化聚合物在直流電場(chǎng)作用下會(huì)產(chǎn)生大幅度的應(yīng)變，通過本次實(shí)驗(yàn)研究影響介電彈性體材料激活區(qū)(電極涂層區(qū)域)面積應(yīng)變的主要因素，尋找激活區(qū)面積應(yīng)變和這些影響因素之間的關(guān)系，進(jìn)而根據(jù)它們之間的關(guān)系確定能獲得所需激活區(qū)面積應(yīng)變的合適條件。文中對(duì)材料分別從單軸預(yù)拉伸、均勻雙軸預(yù)拉伸、非均勻雙軸預(yù)拉伸等方面作實(shí)驗(yàn)分析。

關(guān)鍵詞:介電彈性體 預(yù)拉伸 電極材料 面積應(yīng)變

中圖分類號(hào):TM282文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)04(a)-0044-02

1 引言

電活性聚合物的種類包括:導(dǎo)電橡膠、離子交換膜金屬復(fù)合材料、凝膠體、納米管及介電彈性體等。其中介電彈性體被認(rèn)為是最具前景的一類材料，其中以丙烯酸彈性體和硅樹脂彈性體最具有代表性。介電彈性體既可正向使用，其特性柔軟、質(zhì)量輕，被稱為人造肌肉，在未來新一代柔性致動(dòng)器、傳感器領(lǐng)域極賦應(yīng)用潛力，例如可用于微小型機(jī)械、機(jī)器人，尤其是仿生機(jī)器人的柔性電致動(dòng)。

介電彈性體材料兩個(gè)相對(duì)表面覆蓋上柔性電極，當(dāng)電極上施加電壓時(shí)，彈性體將發(fā)生厚度和面積的變化:厚度減小而面積擴(kuò)大。其原理如下:當(dāng)電極上施加電壓時(shí)，上下兩個(gè)電極上的異性電荷相互吸引而每個(gè)電極上的同性電荷相互排斥，當(dāng)這個(gè)力足夠大時(shí)就能觀察到介電膜明顯的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然，覆蓋在兩個(gè)面上的電極必須是柔性的。彈性體材料膜型驅(qū)動(dòng)器就是依據(jù)這種原理制成的。

目前，對(duì)介電彈性體材料的研究主要集中在驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，如美國(guó)的斯坦福研究所、伊利諾斯州大學(xué)，歐洲的愛爾蘭、英國(guó)、意大利等國(guó)家及日本的幾個(gè)公司。……