电致变形硅橡胶的制备及其性能

采用溶液共混法制备硅橡胶薄膜,改变反应物配比、固化时间和固化温度,得到了不同参数的薄膜。利用电致激发装置对获得的薄膜进行电激发,研究了其电致变形性能,并与丙烯酸树脂类介电弹性体材料进行了对比。结果表明:当硅橡胶AB组分质量比为1∶1时,缩短固化时间,得到的硅橡胶薄膜电致激发的变形效果最佳。

介电弹性体电致变形检测试验台研究

为了对不同拉伸比以及拉伸模式下的薄膜力电性能进行试验验证,设计制作了可实现单双轴拉伸的拉伸机,同时搭建了电致变形检测试验台采用机器视觉的方法进行电致变形面积的检测。利用Arduino和EMCO高压模块进行电压加载,通过CMOS相机进行电致变形图像俘获,实验证明,该试验台可以满足介电弹性体薄膜力电性能的测试。

直流电力设备表面电致水滴变形现象的数值模拟方法

电致水滴运动变形是一种涉及电场与流体场相互耦合的复杂物理现象,常见于雨后的绝缘子金具、设备高压均压环表面,高效快速的数值模拟方法是揭示雨滴变形和激发电晕的物理机制的基础。为此针对三维电动流体模型数值计算中常见的计算时间长、收敛困难的问题,从电场唯一性定理出发提出了基于场等效的数值模拟方法,从光偏折原理出发搭建了基于阴影法的水滴变形现象观测平台,通过数值仿真与试验拍摄结果对比的方式验证了该方法的有效性。研究结果表明:本文方法构建的电场与原始电场的相对误差在0.01%以内;数值模拟得到的水滴在正极性直流电压下的喷射形态与试验符合较好,通过比较水滴根部、中部、头部宽度和长度,表明数值模拟和试验的相对误差在10%以内,验证本文模拟方法的有效性,同时在保证收敛性的情况下计算时间由8 h缩短至1 h。

碳纳米管——一种新的巨电致变形纳米智能材料

纳米机电系统的发展要求智能材料具有大的应变和功率密度 ,以获得优良的能量转换能力 .文章介绍了作者的最新发现 :在电场的作用下 ,碳纳米管能产生巨大电致变形 ;而且与传统智能材料如铁电体等相比 ,其体积功率密度和质量功率密度预计可分别提高 3个和 4个量级 。

介电流变弹性体的电致变形与电流变效应研究

介电弹性体(Dielectric Elastomer,DE)具有显著的电致变形效应,刚度无法调控是制约其应用的关键瓶颈问题。本文将具有电致变模量特性的电流变弹性体(Electrorheological Elastomer,ERE)与商用介电弹性体VHB4910层叠复合,并涂覆柔性电极,制备介电流变弹性体(Dielectric Electrorheological Elastomer,DERE)。设计电致变形和电致变模量测试系统,对DERE和VHB4910的电致变形行为和电流变效应进行测试。实验结果表明,DERE的电致变形效应较VHB4910提升了20倍,且具有显著的电流变效应:在3kV/mm电场下,其剪切储能模量较零场下增长了11%。介电流变弹性体兼具电致变形及电致变模量效应,可用于开发变形-变刚度一体化软体驱动器。

基于金属型碳纳米管在电场中变形的柱壳理论

提出了关于金属型碳纳米管在电场中变形的柱壳理论.借助于半球模型,得到了金属型碳纳米管在电场中的电荷与电场分布的解析解.将带电碳原子所受的电场力看作是碳纳米管的内力,根据柱壳理论碳纳米管在电场中的变形被解析地给出.结果表明:碳纳米管的长径比对碳纳米管在电场中的变形有重大影响,长径比越大,碳纳米管的变形越明显;碳纳米管的径向变形沿轴向是不均匀的,最大的径向变形出现于碳纳米管的端部;更为有意义的是,即使外加电场不够大,对于长径比很大的碳纳米管仍然可以表现出明显的变形.

电致变形聚合物材料及其应用

电致变形聚合物材料(EISCP)是一类对电刺激有变形响应的材料,即在某一电场或电流的间歇或持续刺激下,该材料的形状会做出特定的变形响应,当电场或电流消失后,形状又会趋于恢复。EISCP在智能器件、人工肌肉、仿生机器人以及药物载体等领域有广泛的应用前景。本文提出将EISCP的变形机理分为电场响应型与电流响应型两大类,并进一步将两种机理细致划分。另外,从材料出发,综述了基于介电弹性体、铁电聚合物、电致液晶弹性体、电致伸缩接枝弹性体、碳纳米管复合材料、离子聚合物金属复合材料、电致变形水凝胶、电致形状记忆聚合物及导电聚合物九种EISCP的研究进展及应用。最后,基于目前EISCP存在的一些问题(如响应速度慢、变形量小以及变形响应高度依赖“开-关”刺激等),对其发展做出了展望。

电流变弹性体的电致变形-变模量双功能研究

开发变形-变模量双功能智能材料对促进软体机器人的发展具有重要意义。电流变弹性体具有显著的电致变模量效应,从成分上亦可视为一种复合型介电弹性体,理论上也应具有显著的电致变形效应。本文以尿素改性TiO_(2)颗粒为填充相,以硅橡胶为基体制备电流变弹性体,并对其电致变模量效应及电致变形效应进行研究。电致变模量测试结果表明,电流变弹性体的储能模量随电场强度增大而增大,在3kV/mm的电场强度下其相对电流变效应达到16%;电致变形测试结果表明,电流变弹性体亦具有显著的电致变形能力,在电场强度为3kV/mm时,其电致形变量较硅橡胶提高1.8倍。电流变弹性体的电致变形-变模量双功能使其有望被用于开发新一代的软体驱动器。

介电弹性体智能材料的研究进展

介电弹性体作为一种新型电活性聚合物,能在电场作用下产生较大驱动力与驱动变形,具有弹性能量密度高、高效和应变响应速度快等优点,广泛用于人工肌肉、微型驱动器、机器人和消音减振系统等领域。从聚合物/陶瓷和聚合物/导电相2相复合材料以及陶瓷/导电相/聚合物3相复合材料方面介绍了目前介电弹性体的研究现状和存在问题,并指出了介电弹性体今后的发展方向。

TiO2/硅橡胶复合型介电弹性体动态粘弹性的电场依赖性

研究电场对TiO2/硅橡胶复合型介电弹性体动态粘弹性的影响。采用水解法制备无定形TiO2颗粒,以其为分散相,硅橡胶为基体制备复合型介电弹性体。电致变形测试表明,在20 kV/mm的电场强度条件下,该介电弹性体的电致变形量达46.9%。动态粘弹性测试结果表明,该介电弹性体在5 kV/mm下其储能模量较零场下增大18.1%。说明在电场作用下,TiO2/硅橡胶复合型介电弹性体的动态粘弹性变化不可忽略,在建立力电模型及器件设计时需予以考虑。

电活性聚合物材料的研究进展

在明晰电活性聚合物材料分类的基础上,阐述了不同种类材料的致动机理。分析了不同材料在电性能上的差异,并介绍其近几年的研究进展。

介电弹性体驱动材料力电特性研究

针对介电弹性体(DE)非线性、可逆性变形、拉伸模式和预拉伸率对电致变形影响复杂等方面的问题,对介电弹性体的机电耦合性能进行试验探究和数值模拟。首先对DE薄膜进行单轴拉伸试验,根据其应力⁃应变曲线,运用Matlab软件进行模型数据拟合,选定超弹性模型获得模型参数;然后基于DE电致变形的工作原理,推导其机电耦合本构方程,在不同拉伸模式和拉伸率下进行电致变形的数值仿真,分析讨论了材料拉伸模式和预拉伸率与电致变形的关系;最后进行DE薄膜稳定性分析,并绘制了材料的安全许用区域。结果表明,预拉伸可以显著降低驱动电压,提高电致变形面积,等双轴预拉伸薄膜的变形效果最好,同时在λ=4时薄膜对应驱动电压有最小值,为驱动器的设计提供了理论基础。

倍受关注 西安交大铁电材料领域取得重大突破

西安交通大学科研人员发现了基于全新原理的巨大电致变形效应,并研究开发出对环境无污染的无铅压电材料。国际学术界和业内人士认为这种效应是铁电材料领域的重大突破。国际权威英文杂志《自然》材料分册2月2日发表了这所大学多学科材料研究中心主任任晓兵教授的这一重大成果。据任晓兵教授介绍.

我国铁电材料研究取得重大突破

据报导，西安交通大学多学科材料研究中心主任、金属材料强度国家重点实验室任晓兵教授通过多年研究，发现了基于全新原理的巨大电致变形效应，同时研究开发出对环境无污染的以钛酸钡为基的无铅压电材料。上述效应是普通压电效应的40倍，能使电致应变效应提高一个数量级以上。

HEPDF柔性仿生肌肉设计、制备与性能

选择超弹体聚丙烯酸酯类介电薄膜(HEPDF)材料作为抓握机构的驱动仿生肌肉,通过预拉伸工艺制备仿生薄膜,提高电致变形性能,实现力电耦合抓取功能。通过单轴拉伸试验,获取不同应变速率下HEPDF薄膜的应力-应变曲线,拟合得到超弹薄膜的OGDEN本构模型参数,得到最优应变速率为0.094 s^(-1),通过搭建的电致变形试验平台,测试HEPDF薄膜力电耦合性能,结果表明原始薄膜的面积变化率不足5%,单轴拉伸的HEPDF薄膜的电致形变面积在20%以内,而双轴拉伸的电致变形面积可300%以上,拉伸比λ=4时的预拉伸HEPDF具有最优的电致变形性能,驱动电压可以降到4.3 kV,可以作为柔性抓手的驱动器仿生肌肉材料使用。

碳纳米管在智能材料中的研究进展

碳纳米管独特的力学、电学、热学及光学性质使其在智能材料领域有着广泛的应用。综述了碳纳米管在形状记忆材料、电致变色材料、压电及电致变形材料、人工肌肉、智能凝胶等领域中的最新进展。重点介绍了碳纳米管作为热学增强组分、导电增强组分在智能材料中的应用,以及碳纳米管对智能材料响应特性的影响,并说明了其在智能材料实际应用中所存在的问题,最后展望了碳纳米管在智能材料中的发展方向。

石墨烯驱动器的设计及性能研究

纳米碳材料聚合物复合结构驱动器因其出色的驱动变形性能而引起了广泛的关注。在文章中,我们制备了由石墨烯膜和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜组成的柔性双层薄膜驱动器。利用石墨烯的电热转换特性、聚合物的热膨胀性能、以及双层结构特征,该薄膜驱动器能在低电压和低的光照强度刺激下快速产生可逆的弯曲变形。我们进一步设计了由四个驱动器组成的仿生花,在光照下能够模仿花朵的展开。这为使用简单的方法构造柔性驱动器和设计仿生应用开辟了道路。

国内要闻

'汉芯'DSP芯片家族喜添新丁我国具有完全自主知识产权的高端集成电路'汉芯'DSP芯片家族喜添新丁——上海有关方面日前宣布:'汉芯二号'24位、'汉芯三号'32位DSP芯片已相继诞生,其中高速度。