發(fā)布時間：2021-06-10 22:31

　　采用自行搭建的聚吡咯致動器彎曲特性測試系統(tǒng),研究不同長度致動器頂端的彎曲變形量,建立彎曲位移與電壓的函數(shù)關(guān)系式;運(yùn)用ANSYS軟件中機(jī)電耦合模塊對聚吡咯致動器進(jìn)行位移仿真,并通過對比試驗(yàn)與仿真結(jié)果,驗(yàn)證了機(jī)電耦合等效模型可以更加有效地模擬致動器的彎曲運(yùn)動。 

【文章來源】：機(jī)械設(shè)計(jì). 2020,37(09)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

致動器結(jié)構(gòu)示意圖

致動器的彎曲響應(yīng)特性主要是PPy層發(fā)生氧化還原反應(yīng)導(dǎo)致的，其實(shí)質(zhì)是摻雜與脫摻雜過程[11]。致動器兩側(cè)施加電壓時，正極側(cè)PPy層吸收電解液中的摻雜陰離子TFSI-使其體積膨脹，相反，負(fù)極側(cè)PPy層排斥陰離子TFSI-發(fā)生還原反應(yīng)(Reduction)，導(dǎo)致該側(cè)體積收縮。最終完成化學(xué)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)致動器向電源負(fù)極方向彎曲變形[2]。PPy層發(fā)生的氧化還原反應(yīng)如圖2所示。2 彎曲運(yùn)動測試

聚吡咯致動器的電致伸縮效應(yīng)主要表現(xiàn)在其自身發(fā)生氧化還原反應(yīng)引起的彎曲變形上，0～1.0 V的低電壓足夠讓致動器頂端產(chǎn)生正常的彎曲變形，位移測控系統(tǒng)裝置如圖3所示。試驗(yàn)采用MATLAB/Simulink模塊產(chǎn)生驅(qū)動電壓信號，并且由高速模擬量數(shù)據(jù)采集卡(PCI-1710U)的D/A通道接口經(jīng)電極夾施加到致動器兩側(cè)，同時采用非接觸式的激光位移傳感器(FT50)測量致動器頂端的位移量，并通過數(shù)據(jù)采集卡的A/D通道將數(shù)據(jù)傳入到計(jì)算機(jī)中。整套位移測量系統(tǒng)還使用了穩(wěn)壓電源(EM1 713 A)、位移傳感器(LY60-LB)、高速攝像機(jī)(In Line系列)及信號發(fā)生器(F20 A)等儀器設(shè)備對致動器進(jìn)行彎曲位移的采集。試驗(yàn)選取尺寸為10 mm×2 mm×0.17 mm的薄膜材料進(jìn)行測試，并且采用含有0.5 mol Li+TFSI-的碳酸丙烯酯溶劑溶液作為試驗(yàn)用電解液。圖4給出施加不同電壓情況下的致動器頂端的彎曲變化情況。


本文編號：3223228