Что такое диэлектрический эластомер?

Что такое диэлектрический эластомер?

Диэлектрические эластомеры — это тип эластомера, родственный резине, который демонстрирует значительные изменения формы при воздействии сильных электрических полей. Эти материалы сочетают эластичность со способностью действовать как электрические изоляторы, что делает их способными преобразовывать электрическую энергию в механическое движение.

Благодаря высоким диэлектрическим постоянным и мягкости диэлектрические эластомеры активно исследуются на предмет их потенциала в практических приложениях, которые используют их уникальные возможности.

Применение диэлектрических эластомеров

В настоящее время диэлектрические эластомеры изучаются для будущих применений, таких как искусственные мышцы в приводах. Они обеспечивают высокую эффективность преобразования энергии и, как ожидается, приведут к разработке компактных, энергоэффективных приводов, которые являются экологически чистыми, удовлетворяя потребность в новых технологиях в обществе, избавляющемся от углерода.

Кроме того, диэлектрические эластомеры обладают потенциалом для сбора энергии и использования в сенсорных приложениях, используя их способность преобразовывать механические изменения в электрическую энергию и наоборот.

Принцип действия диэлектрических эластомеров

Диэлектрические эластомеры работают путем нанесения электродов на обе стороны эластомерного материала с высокой диэлектрической постоянной. При приложении высокого напряжения результирующая сила Кулона заставляет эластомер расширяться и сжиматься. Приложенное давление является функцией напряжения, диэлектрической постоянной материала и расстояния между электродами.

Структура диэлектрических эластомеров

Для компенсации больших деформаций диэлектрические эластомеры изготавливаются из мягких, растяжимых материалов, таких как акрилы и силиконы. Электроды, которые должны поддерживать контакт с эластомером во время его деформаций, могут быть изготовлены из металлов, графитовых порошков или смесей графита и силиконового масла. Такая установка обеспечивает эффективное преобразование энергии с минимальными потерями тепла.

Типы диэлектрических эластомеров

Диэлектрические эластомерные приводы могут различаться по конструкции, предлагая универсальное применение:

1. Лобовой привод

Простая конструкция привода с электродами, покрытыми диэлектрическим эластомером.

2. Цилиндрический привод

Используемый в клапанах и микророботах, этот привод расширяется в осевом направлении при подаче напряжения, функционируя без сердечника, если обернут вокруг пружины сжатия.

3. Мембранный привод

Плоская мембрана, которая приводится в действие в направлении оси z, подходит для различных применений.

4. Корпусной привод

Имеет несколько электродов на эластомерной пленке, способных создавать сложные трехмерные движения для движения в воде или воздухе.

5. Ламинированный привод

Обеспечивает высокую силу и деформацию благодаря ламинированной конструкции поверхности.

6. Толщинный привод

Создает смещение или силу в направлении оси z, с плоскими пленками, уложенными друг на друга для улучшения движения.