介電彈性體力電耦合變形與能量轉(zhuǎn)換行為研究.pdf

1、隨著社會(huì)和科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展,傳統(tǒng)的硬質(zhì)材料已經(jīng)不能滿足社會(huì)生產(chǎn)和日常生活的很多需要,與此同時(shí),具有大變形的智能軟材料體現(xiàn)出其巨大的優(yōu)越性。其良好的生物親和性、大變形、高彈性能密度、響應(yīng)快、輕質(zhì)、廉價(jià)、易加工制造等優(yōu)點(diǎn)使得制備的柔性器件在機(jī)械、醫(yī)療、軍工、航天等領(lǐng)域均具有巨大的應(yīng)用前景。
　　介電彈性體作為一種典型的智能軟材料電致活性聚合,它能夠在外加電場(chǎng)激勵(lì)下產(chǎn)生大的變形和作用力,將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,同時(shí)撤去電場(chǎng),又能夠利用彈性回

2、復(fù)作用恢復(fù)初始形狀從而將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能儲(chǔ)存,實(shí)現(xiàn)力電之間的相互轉(zhuǎn)換。利用這一性質(zhì)我們既可以設(shè)計(jì)制作驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)電能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換,也可以設(shè)計(jì)制作能量收集器,傳感器等來實(shí)現(xiàn)機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換。介電彈性體已經(jīng)成為具備巨大應(yīng)用潛力的仿生材料,是被稱為“人工肌肉”的革命性材料。
　　本文研究了介電彈性體的力電耦合變形與能量轉(zhuǎn)換機(jī)理,從軟材料力學(xué)的角度出發(fā),闡述基于熱力學(xué)框架與連續(xù)介質(zhì)力學(xué)模型的介電彈性體理論。耦合了大變形與力電加載,描述介電