电活性聚合物微型发电机

通过实验分析了电活性聚合物在静电场中将机械能转换为电能的内部机理,研究了电活性聚合物发电原理,定量分析了电活性聚合物产生的电能。运用非线性连续介质力学理论,分析了Yeoh模型、Mooney-Rivlin模型和Ogden模型的不同应变能函数,建立了电活性聚合物变形特性的数学模型。讨论了电活性聚合物在不同状态下的力学特性,构建了能量收集方程及运动学方程。最后,基于电活性聚合物发电原理,采用丹佛斯生产的电活性聚合物材料建立了风力发电机实验装置平台。实验结果表明:电活性聚合物在10%应变状态下,充电电压为1200V时,一次循环收集的电能为13.7mJ。这些实验为电活性聚合物致动器、传感器和微型发电机的研究奠定了理论基础。

电活性聚合物发电基本原理及应用研究

剖析了电活性聚合物在静电场中机械能和电能相互转换的内部机理,主要针对电活性聚合物发电原理进行分析研究。在不考虑能量损耗的理想前提下,探讨电活性聚合物在发电过程中3种能量循环过程。最后,采用丹佛斯生产的电活性聚合物(DEAP)材料,建立了电活性聚合物发电机实验装置平台,分析恒电荷状态下收集能量过程。试验验证了电活性聚合物发电原理。实验结果表明,作为新型智能材料的电活性聚合物在发电应用领域前景广阔。

电活性聚合物的力学性能及发电应用

依据电活性聚合物机械能向电能的转换机理,研究电活性聚合物发电原理.采用Mooney-Rivlin模型建立了电活性聚合物变形特性的数学模型,分析了材料在不同状态下的力学特性.并分析了电活性聚合物在静电场中的受力情况,能量收集方程及运动学方程.采用丹佛斯生产的电活性聚合物材料,构建电活性聚合物风力发电机实验平台;通过大量的实验研究,分析实验数据和现象,结果证实了电活性聚合物发电的原理.

电活性聚合物发电机理

为了推动电活性聚合物(DEAP)的发电产业化,本文根据电活性聚合物材料的电致大应变特性,分析了该材料的应力应变及本构模型。在此基础上,分析电活性聚合物的有效工作区域,揭示电活性聚合物在静电场中机电耦合及能量转换的内部机理,并研究了该材料的发电机理。最后,仿真研究了能量转换效率与应力应变的关系。根据能量循环过程,提出了恒电荷能量收集模型。采用丹佛斯生产的硅树脂超弹性材料,构建了DEAP发电实验平台,采用仿真及实验研究验证了电活性聚合物发电机理。仿真结果表明:电活性聚合物工作在应变为25%,激励电压为1.3kV时,能到达最大的能量密度,约为5.8mJ/cm3。实验结果表明:应变越大,收集能量越大,与理论分析越吻合.

介电型EAP驱动的转动关节研究

基于介电型电活性聚合物(EAP)的优点,设计、实现了该材料驱动的转动关节。根据介电型EAP的变形原理设计、制作了圆柱形驱动器,其输出最大位移约为11mm,伸长应变达到33.8%,并对输出力-位移特性进行测试。基于该型驱动器实现了转动关节,转角约为±13°,堵转力矩为19.6mN.m,将转动关节应用于爬行机器人,并对试验结果进行分析。

电活性聚合物发电实验

依据电活性聚合物电致大变形特性,揭示其机电耦合规律及能量转换机理.采用丹佛斯生产的硅树脂电活性聚合物材料,构建电活性聚合物风能发电机实验平台,在不同激励电压,不同行程,不同频率下,开展大量恒电荷收集能量实验.实验结果表明:应变与激励电压越大,发电装置收集能量越大,当行程为30 mm,激励电压为1 700 V时,收集能量达到36.2 mJ,验证了理论分析结果的正确性.

电活性聚合物能量转换机理及实验研究

基于介电高弹聚合物理论构建电活性聚合物发电过程的数学模型,以揭示硅树脂电活性聚合物在电致大变形过程中的机电耦合规律及能量转换机理;根据能量收集的循环过程建立了恒电压、恒电荷、恒电场和恒电流条件下的能量收集模型及混合能量收集模型;针对机电能量的转换效率对比分析各种模型的性能;同时,搭建风能发电机实验装置并进行恒电荷条件下发电过程的能量收集实验.结果表明,恒电荷条件下的能量收集模型的能量转换效率最高.

介电弹性体致动器及其应变响应研究

用介电弹性体制作的致动器,具有变形量大、能驱动较大的负载、可塑性很好的特点。给出了一种使用介电弹性体制作基本致动器的方法,对电极、预应变等对该方法制作的致动器的影响进行了实验研究。结果表明,电极的柔软度必须与材料的性质匹配。太硬的电极会使应变变小,而太柔的电极会使薄膜易于击穿。预应变虽减弱了单位电压下的变形量,但却能提高致动器的最大应变量。