什么是介電彈性體？

介電彈性體是一種當(dāng)施加高電場(chǎng)時(shí)材料會(huì)承受顯著應(yīng)變并改變形狀的彈性體。

彈性體是一個(gè)由“彈性"和“聚合物"兩個(gè)詞組合而成的新詞。它是指具有彈性的聚合物，橡膠就是一個(gè)典型的例子。

介電彈性體是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械動(dòng)能的彈性體。一般來(lái)說(shuō)，該材料必須具有高介電常數(shù)且相對(duì)柔軟，并且正在研究和開(kāi)發(fā)以利用其特性功能將其投入實(shí)際應(yīng)用。

介電彈性體的應(yīng)用

介電彈性體正處于研發(fā)階段。未來(lái)應(yīng)用的例子包括各種致動(dòng)器，例如人造肌肉。

目前實(shí)際使用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)大多是伺服電機(jī)式或液壓式，其轉(zhuǎn)換效率有限。為了實(shí)現(xiàn)考慮環(huán)境問(wèn)題的脫碳社會(huì)，工業(yè)界需要采用新節(jié)能技術(shù)的執(zhí)行器。

介電彈性體具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率，因此有望應(yīng)用于小型且節(jié)能運(yùn)行的執(zhí)行器。與壓電元件不同，我們還關(guān)注其發(fā)電功能（能量收集），該功能使其能夠?qū)⑿螤畹闹饾u變化轉(zhuǎn)換為電能，以及其傳感器功能，該功能應(yīng)用隨形狀變化而發(fā)生的線性電容變化。材料已經(jīng)是了。

介電彈性體原理

可膨脹電極應(yīng)用在介電常數(shù)相對(duì)較高的彈性體材料的頂部和底部，并施加高電壓。夾在上下電極之間的介電結(jié)構(gòu)是電容器，由于庫(kù)侖力對(duì)彈性體施加膨脹和收縮壓力。施加到彈性體上的壓力是電壓的平方乘以介電常數(shù)除以電極之間的距離的平方。

介電彈性體的結(jié)構(gòu)

施加到介電彈性體上的壓力比較大。為了使彈性體材料能夠承受大應(yīng)變，它們需要柔軟且易于拉伸，并且經(jīng)常使用丙烯酸和有機(jī)硅材料。

由于電容器的庫(kù)侖力被用作動(dòng)能源，因此無(wú)論彈性體的形狀如何變化，電極都必須與彈性體持續(xù)接觸。因此，潛在的電極材料包括金屬或石墨粉末，或石墨和硅油的混合物。

當(dāng)使用介電彈性體通過(guò)電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)時(shí)，只有很小的電流流動(dòng)，幾乎沒(méi)有熱損失。驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)高，能量轉(zhuǎn)換效率高。需要具有高介電擊穿強(qiáng)度的彈性體材料，并且正在進(jìn)行積極的研究和開(kāi)發(fā)。

介電彈性體的類型

介電彈性體致動(dòng)器由夾在兩個(gè)電極之間的彈性體膜組成。當(dāng)向電極施加高電壓時(shí)，電極之間的靜電引力導(dǎo)致彈性體膜在厚度方向上收縮并在平面方向上膨脹。變形可以通過(guò)電氣控制，可以應(yīng)用于設(shè)備和機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。

1. 內(nèi)額頭執(zhí)行器

這是一個(gè)帶有兩個(gè)涂有介電彈性體的電極的執(zhí)行器。

2. 圓柱執(zhí)行機(jī)構(gòu)

一種涂有彈性體薄膜并纏繞在氣缸上的致動(dòng)器，用于閥門和微型機(jī)器人。當(dāng)施加電壓時(shí)，會(huì)在軸向產(chǎn)生力，導(dǎo)致其膨脹?？梢岳p繞壓縮彈簧使用，也可以不帶芯使用。

3. 隔膜執(zhí)行器

隔膜的薄膜充當(dāng)執(zhí)行器。將其弄平并在 z 軸方向施加力。

4. 外殼式執(zhí)行機(jī)構(gòu)

具有連接到彈性體薄膜上特定位置的多個(gè)電極的執(zhí)行器可以在水或空氣中推動(dòng)車輛。當(dāng)施加電壓時(shí)，彈性體薄膜形成復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)。

5. 疊層執(zhí)行器

這是一種具有大作用力和變形的層狀表面型致動(dòng)器。

6. 厚度執(zhí)行器

這是在 z 軸方向施加位移或力的執(zhí)行器。平膜堆疊以增加 z 軸方向的位移。