压电偏置式介电弹性体发电机研究

发布时间：2020-12-13 02:07

　　介电弹性体（Dielectric Elastomer,DE）是一种具备弹性变形能力的电介质薄膜材料,在介电弹性体上下表面覆着柔性电极可制造出弹性电容。当柔性电极两端接入直流电压源,介电弹性体将沿电力线方向产生收缩,并在与电力线垂直正交的平面内扩展延伸,该现象被称为电致伸缩效应。逆向利用电致伸缩效应,DE电容将成为一个电能生产单元,即介电弹性体发电机（Dielectric Elastomer Generator,DEG）。在过去的研究中,DEG发电需要高压直流电源提供偏置电压,这制约了DEG技术在实际工程中的利用。本文采用压电材料为DEG提供偏置电压,并采用一种自偏置电路对DEG产生的电能进行累加再利用,设计了一种新型压电偏置式DEG,从而解决DEG发电技术中无法自供电的问题。本文围绕该课题,主要进行了以下几方面的研究:（1）分析了介电弹性体发电技术的原理,并对介电弹性体发电过程中电压的变化进行了理论推导。对恒电场、恒电压、恒电荷三种偏置模式下,DEG所受Maxwell应力的大小与面积拉伸率的关系进行了分析;研究了超弹性本构模型,了解了本构模型建立的方法,典型的本构模型主要包括Moone... 

【文章来源】：浙江师范大学浙江省

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

DE仿生飞艇

第一章 绪论学[10]研制了一种环形模拟振荡器，该lectric ElastomerActuator，DEA）被放的拐角处，每个 DEA 内径为 50mm，5 倍的 VHB4905 薄膜。DEA 并通过螺轨直径分别为 200mm、250mm。该振er Switches，DES）电路来检测球的 DEA 启动后，在重力的作用下向下倾部只有一个高压直流电源，通过对 D驱动和交直流变换的功能，如图 1.2

在外部提供直流电压后，该振荡器能够驱动仿生昆虫机器人，如图1.3 所示。图 1.3 昆虫机器人2017 年韩国松岗大学[12]基于介电弹性体的多自由度驱动器，研发了一种六足步行机器人，如图 1.4 所示。该驱动器可进行平移和旋转运动，实验测试机器人直线运动的平均速度为 3cm/s。这种机器人展示 DE 在仿生驱动领域的潜力，其中驱动器电极采用的混合有机硅化合物（Wacker P7670、Nusil CF2-2186），介电弹性体采用了预拉伸的硅基膜。


本文编号：2913689