介電彈性體是什么？

更新時間：2025-07-01

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介電彈性體是一種當(dāng)對材料施加高電場時會發(fā)生巨大變形并改變形狀的彈性體。

彈性體是由“彈性"和“聚合物"兩個詞組合而成，是指具有彈性的聚合物，典型的例子就是橡膠。

介電彈性體是將電能轉(zhuǎn)換為機械動能的彈性體。通常，介電彈性體需要具有較高的介電常數(shù)，并且相對較軟，目前，人們正在利用其的功能，進行實用化的研究開發(fā)。

介電彈性體目前正處于研發(fā)階段。未來的應(yīng)用包括各種執(zhí)行器

目前實際使用的執(zhí)行器大多以伺服電機型或液壓型為主，轉(zhuǎn)換效率有限。為了實現(xiàn)兼顧環(huán)境問題的脫碳社會，工業(yè)領(lǐng)域?qū)?yīng)用新型節(jié)能技術(shù)的執(zhí)行器的需求日益增加。

介電彈性體的能量轉(zhuǎn)換效率高，有望應(yīng)用于小型節(jié)能執(zhí)行器。與壓電元件不同，介電彈性體因其發(fā)電功能（能量收集）而備受關(guān)注，即使形狀的緩慢變化也能將其轉(zhuǎn)換為電能，而其傳感器功能則利用了伴隨材料形狀變化的靜電電容的線性變化。

將可拉伸電極分別置于介電常數(shù)相對較高的彈性體材料的上下兩端，并施加高電壓。夾在兩個電極之間的介電結(jié)構(gòu)充當(dāng)電容器，庫侖力作用于彈性體，對彈性體施加拉伸壓力。施加于彈性體的壓力等于電壓乘以相對介電常數(shù)的平方，再除以電極間距離的平方。

介電彈性體承受的壓力相對較大。為了使彈性體材料能夠承受較大的應(yīng)變，需要其柔軟且具有彈性，通常使用丙烯酸和硅酮基材料。

為了利用電容器的庫侖力作為動能來源，無論彈性體的形狀和膨脹如何變化，電極都必須與彈性體保持持續(xù)接觸。因此，候選電極材料包括金屬或石墨粉末，或石墨和硅油的混合物。

介電彈性體由電場驅(qū)動，電流小，幾乎沒有熱損失。驅(qū)動電場強，能量轉(zhuǎn)換效率高。需要具有高介電擊穿強度的彈性體材料，目前正在積極開展研究和開發(fā)。

介電彈性體致動器由夾在兩個電極之間的彈性體薄膜構(gòu)成。當(dāng)對電極施加高電壓時，電極之間的靜電引力會使彈性體薄膜在厚度方向收縮，在平面方向膨脹。該變形可通過電控制，因此可應(yīng)用于設(shè)備和機器人的操作。

該執(zhí)行器有兩個涂有介電彈性體的電極。

該執(zhí)行器由涂覆彈性體薄膜并將其纏繞在圓柱體上制成，用于閥門和微型機器人。施加電壓后，會在軸向產(chǎn)生力，使其伸長。它既可以纏繞在壓縮彈簧上使用，也可以不使用磁芯。

隔膜充當(dāng)致動器。它被制成平面，并在 z 軸方向施加力。

一種在彈性體薄膜特定位置連接多個電極的執(zhí)行器，可以推動車輛在水或空氣中航行。施加電壓后，彈性體薄膜會形成復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)。

它是一種具有較大力和變形的層壓表面驅(qū)動器。

該執(zhí)行器在z軸方向施加位移或力。通過層疊平板膜，可以增加z軸方向的位移。

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