本文關(guān)鍵詞：基于熱塑性聚氨酯共混物的高性能介電彈性體驅(qū)動器的研究　出處：《北京科技大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：作為一種先進的柔性驅(qū)動器,介電彈性體驅(qū)動器在未來的人造肌肉、柔性智能機器人等領(lǐng)域有著非常光明的應(yīng)用前景。如何設(shè)計并制備新型彈性體材料,使之可在小的驅(qū)動電場下產(chǎn)生可觀的驅(qū)動應(yīng)變,是介電彈性體領(lǐng)域的一個前沿研究課題。本論文主要研究基于熱塑性聚氨酯的介電彈性體驅(qū)動器,目標是建立可有效提升聚氨酯類彈性體電驅(qū)動性能的材料調(diào)控方法,并深入理解其中蘊含的原理。本文采用溶液輔助流延成膜的方法,制備了一系列改性的聚氨酯薄膜,并進一步將所得薄膜加工成隔膜式驅(qū)動器,從材料結(jié)構(gòu)設(shè)計、器件驅(qū)動模式等兩個方面系統(tǒng)研究了所得驅(qū)動器力學性能、介電性能、電驅(qū)動行為之間的關(guān)系,初步建立了針對聚氨酯材料電驅(qū)動性能提升的一些指導性原則。彈性體的電驅(qū)動性能與電驅(qū)動靈敏度(即材料介電常數(shù)與楊氏模量的比率)正相關(guān)。為了提升聚氨酯彈性體的電驅(qū)動性能,我們嘗試了幾種解決思路:一是通過引入強極性偶氮苯染料分子來提升其介電常數(shù),二是通過添加增塑劑的方式來降低其楊氏模量,三是與硅橡膠復(fù)合、通過構(gòu)筑具有雙連續(xù)結(jié)構(gòu)的共混物來制備具有較好電驅(qū)動靈敏度的彈性體材料。這三種改造彈性體材料的思路均可在一定程度上改善熱塑性聚氨酯的電驅(qū)動應(yīng)變性能。其中,具有雙連續(xù)結(jié)構(gòu)的硅橡膠/聚氨酯共混物電驅(qū)動形變最大,在4OV/μm的驅(qū)動電場下可穩(wěn)定地輸出3.8%的橫向應(yīng)變。此外,我們還重點研究了驅(qū)動器的器件尺寸、驅(qū)動電場的上升速率等參數(shù)對熱塑性彈性體的電驅(qū)動性能的影響,在實驗和理論上證實了通過調(diào)節(jié)這兩項參數(shù),可有效控制驅(qū)動器件的漏電流、機械功,從而在一定程度上改善驅(qū)動器件的電機械應(yīng)變。
【學位授予單位】：北京科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ334

【參考文獻】

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本文編號：1327726