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主题 |
背景 电的电活性聚合物 铁电聚合物 电介质EAP 电致伸缩贪污弹性体 电致伸缩的纸 Electro-Viscoelastic弹性体 液晶弹性体(特性)的材料欧洲杯足球竞彩 离子的电活性聚合物 离子聚合物凝胶(IPG) Ionomeric高分子金属复合材料结构(IPMC) 导电聚合物(CP) 碳纳米管(CNT) 应用程序 |
背景 |
在过去的十年中出现了新一代聚合物外部电刺激响应的显示 电活性聚合物已经吸引了来自不同学科的工程师和科学家的关注。特别是,该领域的研究人员的仿生学(一个研究领域,机器人机制是基于生物模型)发现这些材料可能应用于可预见的模仿动物的动作,甚至昆虫和人类身体部位(图1)。欧洲杯足球竞彩
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图1。在仿生学EAP的潜在应用。 |
一般来说,电活性聚合物能够诱导菌株,高达两个数量级大于可能的运动刚性和脆弱的电活性陶瓷(eac)。EAP材欧洲杯足球竞彩料有较高的响应速度、较低的密度和弹性改善相比,形状记忆合金(sma)。限制因素驱动力量的电活性聚合物要低,机械能量密度和缺乏鲁棒性。然而,成功应用于导管已报告指导元素,微型机械手,dust-wipers,微型机器人手臂和触手。 有两个主要类别的电活性聚合物取决于他们的激活机制模式,其中包括,电子和离子的类别。表1列出了两种类型的电活性聚合物的优点和缺点。 表1。概述电子和离子的优缺点EAP类别。
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电子 学术用途英语 |
•可以在房间的条件下长时间吗 •快速响应时间(微秒级别) •可以容纳下菌株DC激活吗 •产生相对较大的驱动力量 |
•需要高电压(~ 150 MV / m) •需要应变和应力之间的妥协 •玻璃化转变温度为低温驱动任务是不够的 |
离子EAP |
•需要低电压 •提供主要弯曲驱动(纵向机制可以构造) •展品大弯曲位移 |
•除了导电聚合物(CP)、离子的电活性聚合物不应变在直流电压 •反应迟缓(第二部分) •弯曲的电活性聚合物产生相对较低的驱动力量 •除了CP和问(碳纳米管),很难产生一致的材料结构(尤其是IPMC——Ionomeric高分子金属复合材料) •在水系统材料支撑水解> 1.23 V |
电场和库仑力一般电子的电活性聚合物驱动器,而离子的电活性聚合物的主要动力是移动或离子的扩散。 类型的电动电活性聚合物和离子的电活性聚合物总结如下: |
电的电活性聚合物 |
铁电聚合物 |
压电于1880年被发现,发现某些晶体如石英、电气石和罗谢尔盐,当沿着某些轴压缩,产生一个电压表面的晶体。的反向效应还发现,应用电流看到水晶维持一个伸长。
聚(偏二氟乙烯)或PVDF最利用铁电聚合物及其共聚物。它们包括部分结晶的组件在一个不活跃的amorphus阶段。大型应用交流领域(~ 200 MV / m)诱发电致伸缩(非线性)的近~ 2%。P (VDF-TrFE) PVDF聚合物已受到电子辐射显示电致伸缩应变高达5%较低频率驱动领域(150 V /μm)。 铁电聚合物EAP驱动器可以在空气、真空或水,在宽温度范围内。 |
电介质EAP |
静电场可以使用这些聚合物表现出低弹性刚度和高介电常数诱导大驱动应变,这些聚合物被称为electro-statically聚合物很严格(ESSP)致动器。 电介质EAP驱动器需要很大的电场(~ 100 V /μm),能够产生应变水平(10 - 200%)。据报道,一个丙烯酸橡胶胶带生产的3 m™(商标名VHB™)的平面应变超过300%的双轴对称约束和线性菌株215%单轴约束。 |
电致伸缩贪污弹性体 |
这是聚合物组成的两个组件,一个灵活的高分子骨架和接枝聚合物,可以生产水晶形体。材料表现出高电场诱导应变(~ 4%)结合机械功率和良好的加工性能。 一个典型的例子是一个组合的electrostrictive-grafted与压电弹性体聚(亚乙烯基fluoride-trifluoro-ethylene)共聚物。这个组合有能力产生不同数量的ferroelectric-electrostrictive分子复合系统。这些可能是操作作为一个压电传感器甚至是电致伸缩驱动器。 |
电致伸缩的纸 |
一般的纸是由大量的离散粒子,这主要是纤维自然形成网络结构。欧洲杯猜球平台其中一个例子是银复合层压纸,两个银层压纸用银电极放置在外部表面。在电压被应用于电极发生弯曲位移。 这些类型的驱动器是轻量级,制造简单,可能是用于应用程序,如积极的声音吸收器,灵活的扬声器和“智能”形状控制设备。 |
Electro-Viscoelastic弹性体 |
这些材料是复欧洲杯足球竞彩合材料的有机硅弹性体和极地阶段。在固化电场应用定位极地阶段内的弹性矩阵。应用电场(< 6 V /μm)诱发剪切模量的变化。 典型的预测应用程序作为积极的替代上液体阻尼应用程序。 |
液晶弹性体(特性)的材料欧洲杯足球竞彩 |
这些拥有EAP特征诱导焦耳加热。致是单畴结构复合材料组成的向列液晶弹性欧洲杯足球竞彩体和导电聚合物,它们分布在他们的网络结构。驱动机制是向列之间的相变和各向同性的阶段。动作发生在不到一秒。 |
离子的电活性聚合物 |
离子聚合物凝胶(IPG) |
这些聚合物凝胶的潜在匹配生物肌肉的力量和能量密度。聚丙烯腈的材料被激活的化学反应,改变从一个酸欧洲杯足球竞彩碱性环境诱导一个驱动通过凝胶变得致密或肿胀。动作有点慢,由于离子的扩散通过多层凝胶。 |
Ionomeric高分子金属复合材料结构(IPMC) |
这些都是弯曲响应的电活性聚合物电激活的结果的阳离子聚合物的流动网络。一般来说,两种类型的就业基地聚合物形成IPMCs这些是电解质®(由杜邦perfluorosulphonate制造)和Flemion®(perfluorocaboxylate由朝日玻璃制造,日本)。IPMC要求相对较低的电压刺激弯曲响应(1 - 10 V)与低频率低于1 Hz。 |
导电聚合物(CP) |
CPs开动通过可逆的抗衡离子发生在氧化还原循环插入和驱逐。巨大的体积发生变化,通过氧化和还原反应相应的电极通过与电解质离子的交换。 从聚吡咯和聚苯胺电极通常捏造,或者潘盐酸掺杂。CP驱动器需要1 - 5 V的电压范围。变化的电压可以控制驱动速度。相对较高的机械能量密度超过20 J /厘米3获得这些材料,然而,他们拥有1%的低效率水平。欧洲杯足球竞彩 其他材料组合对CP聚吡咯、polyethylenedioxythiophene聚(对苯乙烯撑)年代,聚苯胺和polythiophenes。一些应用程序报告这些CPs小盒,打开和关闭的能力,微型机器人,外科手术工具,手术机器人组装其他的状况。 |
碳纳米管(CNT) |
1999年,碳纳米管成为正式的电活性聚合物类金刚石机械性能。驱动机制是通过电解质介质和键长的变化通过影响离子电荷的注入电荷纳米管和电解质之间的平衡。注入的更多指控问尺寸变化越大。 由于单个碳纳米管的机械强度和模量和可实现的执行机构位移,这些电活性聚合物可以拥有最高每周期和工作产生机械应力远高于其他形式的电活性聚合物 |
应用程序 |
epa的应用仍处于胚胎阶段,然而,其中一些包括:部分将有能力模拟昆虫,动物,甚至人类系统(例如人类人造肌肉)、导管指导元素,微型机械手,dust-wipers,微型机器人手臂,触手,上为主动阻尼液体,小盒、微型机器人、手术工具和手术机器人组装其他状况的能力。 第一作者:约瑟夫拜科恩如是说。他博士 来源:电活性聚合物作为人造肌肉——现实和挑战(2001),《42nd张仁结构、结构动力学和材料会议(SDM),轻飘飘的航天器论坛(—),在西雅图佤邦举欧洲杯足球竞彩行,4月16 - 19。 有关这个来源的更多信息请访问http://ndeaa.jpl.nasa.gov |