智能軟材料作為一種新型功能化材料,近年來得到了快速發展,利用智能軟材料制作的各種柔性器件也逐漸發揮著越來越重要的作用。其中的介電高彈體,有著輕質量、大變形、低噪音等特點,廣泛應用于人工肌肉和軟體機器人領域,因此科研人員制造了各種基于介電高彈體的柔性器件,有驅動器、人造抓手、能量收集器、仿生機器、傳感器等。
一般人們利用介電高彈體的電響應性能,這種材料在兩個表面涂上柔性電極,當施加沿薄膜厚度方向的電壓時,薄膜厚度會下降,表面積就相應增大,待電場消失后恢復到初始狀態。這主要是由于施加的電壓使得薄膜上下兩端產生了電場力,驅動薄膜厚度和面積變化。這樣,在加電-不加電的操作下就會實現薄膜的擴張-收縮狀態,同時產生相應的驅動力,利用這些驅動性能可以制作出各種不同結構的驅動器件,進行實現特定的功能。最關鍵的是介電高彈體沒有噪音,環境適應性好,而驅動電機在運轉時會產生大噪音,這也是介電高彈體作為人工肌肉最重要的因素。
一般而言,一個完整的柔性器件包括驅動框架和結構框架兩部分組成,整體的結構形狀須要根據既定的運動形式而定。驅動框架就是介電高彈體的放置區域,有橢圓形、矩形等形狀,主要用于驅動整體器件;結構框架是除驅動框架外的所有結構件,可以是柔性材料也可以是硬質材料,具體的結構形狀需要根據實際運動效果來設計,目的是達到最佳的參數設定,從而實現最佳的功能效果。
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