介電彈性體（DE,Dielectric Elastomer）因其具有柔性好,變形大,比能量密度和轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點,在驅(qū)動和發(fā)電領(lǐng)域已成為全球重點研究的新型材料,因此評估介電彈性體的壽命具有重要意義。傳統(tǒng)波浪能發(fā)電機大多基于剛性結(jié)構(gòu)捕獲和轉(zhuǎn)換能量,具有成本高、適應(yīng)性和可控性差等共性問題,本文提出了一種利用介電彈性體發(fā)電的柔性波浪能發(fā)電機,著重研究其波能轉(zhuǎn)換裝置-介電彈性體發(fā)電環(huán)的壽命特性。介電彈性體發(fā)電環(huán)由介電彈性體材料、柔性電極、電引線、偏置電源等組成。介電彈性體材料在不同的外部環(huán)境下,如不同的電壓,不同的拉力壓力等情況下表現(xiàn)出不同的壽命情況。本文研究的介電彈性體發(fā)電環(huán)工作在不同電壓,高濕度的環(huán)境下,并且其性能受到本身發(fā)電環(huán)柔性電極、電引線等影響。因此,本文主要對介電彈性體發(fā)電環(huán)進行電老化壽命研究和機械疲勞老化壽命研究,探究其壽命模型以及影響因素。本文的主要研究內(nèi)容如下:（1）介電彈性體的發(fā)電環(huán)老化理論研究。提出了一種柔性波浪能發(fā)電機結(jié)構(gòu),闡述了波浪能發(fā)電機,尤其是介電彈性體環(huán)的發(fā)電原理,著重研究了發(fā)電環(huán)老化壽命問題。在電老化壽命模型理論基礎(chǔ)上,比較了幾種加速老化實驗方法。在選取合適的... 

【文章來源】：浙江師范大學浙江省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

基于介電彈性體的振蕩水柱型波浪能發(fā)電機Kornbluh等人[28]設(shè)計了一種海上浮標式發(fā)電裝置，這種裝置是使用DE和軋

第1章緒論41.2.2基于介電彈性體的海洋能發(fā)電機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前，利用介電彈性體發(fā)電的波浪能發(fā)電機的相關(guān)研究越來越多，大多數(shù)能量捕獲方式是振蕩水柱式、浮標式、擺式，也有其他如水輪式、管式等方式。如圖1.1所示的振蕩水柱式波浪能發(fā)電機結(jié)構(gòu)比較簡單。發(fā)電機具體的工作過程[27]如下：當海浪波峰進入腔內(nèi)時，腔內(nèi)中的氣體受到壓縮，氣壓增大，導致氣體通過上部氣流通道向外排出，此時DE膜被拉伸。反之，DE膜返回其原始形狀或向下凹起。通過波浪的重復運動，波浪的機械能被轉(zhuǎn)換為空氣的機械能，再通過DE膜的拉伸收縮轉(zhuǎn)化為電能。圖1.1基于介電彈性體的振蕩水柱型波浪能發(fā)電機Kornbluh等人[28]設(shè)計了一種海上浮標式發(fā)電裝置，這種裝置是使用DE和軋輥組合的換能器。如圖1.2，換能器“懸掛”在浮體的上方。盡管透明的發(fā)電機原型的外殼溫度接近55℃，環(huán)境濕度也會接近100%，但是筒狀的介電彈性體以及軋輥在海道中還能保持有效運行。波浪運動引起浮標的慣性力從而導致軋輥拉伸收縮，使得DEG發(fā)生變形，將機械能轉(zhuǎn)化為電能。圖1.2海上浮標式發(fā)電裝置PrahladH等人[29]設(shè)計了一種浮標式介電彈性體發(fā)電裝置，如圖1.3所示。浮標（紅色浮子部分）和底座中間用介電彈性體連接（介電彈性體位于系繩內(nèi)），

第1章緒論5海浪起伏帶動浮子進行往復運動，使系繩內(nèi)的介電彈性體發(fā)生拉伸與收縮，從而發(fā)電。這種浮標式介電彈性體發(fā)電裝置所產(chǎn)生的分布式的電能將能夠給GPS系統(tǒng)、個人手機以及局部的獨立電站等進行充電。圖1.3浮標式介電彈性體發(fā)電裝置MorettiG等人[30]提出了一種新穎的振蕩體系結(jié)構(gòu)波浪能轉(zhuǎn)換器，系統(tǒng)渲染圖如圖1.4所示。他們在DEG海洋能發(fā)電方面也進行了深入的研究，提出的結(jié)構(gòu)是配有平行四邊形形狀的DEG，包括底部鉸接的擺動槳葉，其樞軸位于海床旁邊。圖1.4擺式介電彈性體發(fā)電機ChibaS等人[31-32]設(shè)計了一種基于介電彈性體的水輪式能量收集器，如圖1.5所示。該水輪直徑為30cm。水輪式能量收集器具體的工作原理有以下幾個步驟：首先提供一個小水泵(280mL/s流量)供水使水輪旋轉(zhuǎn)，緊接著水輪旋轉(zhuǎn)后帶動水輪中心的推桿運動，從而使EAP單元發(fā)生周期變形發(fā)電。ChibaS等人實驗得出，輪子每轉(zhuǎn)一圈大概能提供35mJ的電能。按照這個比例計算，假如水輪直徑增大到80cm，那么水輪每轉(zhuǎn)動一圈，則可以產(chǎn)生5.4-6J的電能。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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