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介電彈性體是一種當(dāng)對(duì)材料施加高電場(chǎng)時(shí)會(huì)發(fā)生巨大變形并改變形狀的彈性體。
彈性體是由“彈性"和“聚合物"兩個(gè)詞組合而成，是指具有彈性的聚合物，典型的例子就是橡膠。
介電彈性體是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械動(dòng)能的彈性體。通常，介電彈性體需要具有較高的介電常數(shù)，并且相對(duì)較軟，目前，人們正在利用其 的功能，進(jìn)行實(shí)用化的研究開(kāi)發(fā)。
介電彈性體的應(yīng)用
介電彈性體目前正處于研發(fā)階段。未來(lái)的應(yīng)用包括各種執(zhí)行器
目前實(shí)際使用的執(zhí)行器大多以伺服電機(jī)型或液壓型為主，轉(zhuǎn)換效率有限。為了實(shí)現(xiàn)兼顧環(huán)境問(wèn)題的脫碳社會(huì)，工業(yè)領(lǐng)域?qū)?yīng)用新型節(jié)能技術(shù)的執(zhí)行器的需求日益增加。
介電彈性體的能量轉(zhuǎn)換效率高，有望應(yīng)用于小型節(jié)能執(zhí)行器。與壓電元件不同，介電彈性體因其發(fā)電功能（能量收集）而備受關(guān)注，即使形狀的緩慢變化也能將其轉(zhuǎn)換為電能，而其傳感器功能則利用了伴隨材料形狀變化的靜電電容的線性變化。
介電彈性體的原理
將可拉伸電極分別置于介電常數(shù)相對(duì)較高的彈性體材料的上下兩端，并施加高電壓。夾在兩個(gè)電極之間的介電結(jié)構(gòu)充當(dāng)電容器，庫(kù)侖力作用于彈性體，對(duì)彈性體施加拉伸壓力。施加于彈性體的壓力等于電壓乘以相對(duì)介電常數(shù)的平方，再除以電極間距離的平方。
介電彈性體的結(jié)構(gòu)
介電彈性體承受的壓力相對(duì)較大。為了使彈性體材料能夠承受較大的應(yīng)變，需要其柔軟且具有彈性，通常使用丙烯酸和硅酮基材料。
為了利用電容器的庫(kù)侖力作為動(dòng)能來(lái)源，無(wú)論彈性體的形狀和膨脹如何變化，電極都必須與彈性體保持持續(xù)接觸。因此，候選電極材料包括金屬或石墨粉末，或石墨和硅油的混合物。
介電彈性體由電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，電流小，幾乎沒(méi)有熱損失。驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)強(qiáng)，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，目前正在積極開(kāi)展研究和開(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)電極之間的彈性體薄膜構(gòu)成。當(dāng)對(duì)電極施加高電壓時(shí)，電極之間的靜電引力會(huì)使彈性體薄膜在厚度方向收縮，在平面方向膨脹。該變形可通過(guò)電控制，因此可應(yīng)用于設(shè)備和機(jī)器人的操作。
1. 額頭安裝式執(zhí)行器
該執(zhí)行器有兩個(gè)涂有介電彈性體的電極。
2. 圓柱形執(zhí)行器
該執(zhí)行器由涂覆彈性體薄膜并將其纏繞在圓柱體上制成，用于閥門(mén)和微型機(jī)器人。施加電壓后，會(huì)在軸向產(chǎn)生力，使其伸長(zhǎng)。它既可以纏繞在壓縮彈簧上使用，也可以不使用磁芯。
3. 隔膜執(zhí)行器
隔膜充當(dāng)致動(dòng)器。它被制成平面，并在 z 軸方向施加力。
4.殼式執(zhí)行器
一種在彈性體薄膜特定位置連接多個(gè)電極的執(zhí)行器，可以推動(dòng)車(chē)輛在水或空氣中航行。施加電壓后，彈性體薄膜會(huì)形成復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)。
5. 堆疊式執(zhí)行器
它是一種具有較大力和變形的層壓表面驅(qū)動(dòng)器。
6. 厚度執(zhí)行器
該執(zhí)行器在z軸方向施加位移或力。通過(guò)層疊平板膜，可以增加z軸方向的位移。
