介电流变弹性体的制备及其电致变形-电致变模量性能

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lpf811
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
软体机器人具有良好的形态适应性,已成为涉及材料、机械、力学等多学科交叉的前沿领域。软体变形材料是软体机器人开发的材料基础,然而受一般软材料固有低模量属性的限制,目前的软体机器人普遍存在难以维稳、负载能力差等缺点。现有的解决方案是采用气动驱动器来赋予软体机器人以变刚度功能,但存在系统复杂、响应慢等问题。若能直接通过电场调控软体材料的弹性模量,开发出电驱动的变形-变刚度一体化智能材料,则有望解决制约软体机器人发展的瓶颈问题。介电弹性体(Dielectric Elastomers,DE)是典型的电致变形材料,被广泛应用于软体机器人领域;而另一种电致智能材料—电流变弹性体(Electrorheological elastomers,ERE)因其独特的电致变模量等特性被应用于变刚度减振装置的开发中。本文将电流变弹性体与介电弹性体有机结合,构建一种兼具电致变形与电致变模量双功能的介电流变弹性体复合材料(Dielectric Electrorheological Elastomer,DERE),为新型刚度可控型软体机器人的开发奠定材料基础。首先,以尿素改性Ti O2颗粒为填充相制备电流变弹性体,并对其电致粘弹性、电致变形效应进行研究。电致粘弹性测试结果表明,在0~3k V/mm的外加电场下,电流变弹性体储能模量随电场强度增大而增大,在3k V/mm的电场强度下时相对电流变效应达到12%。电致变形测试结果表明,电流变弹性体具有显著的电致变形能力,在电场强度为3k V/mm时,电流变弹性体的形变量比纯硅橡胶的形变量提高2.8倍。构建基于电流变弹性体的悬臂梁结构,在不同外加电场下测试其刚度的变化,结果表明电流变弹性体悬臂梁结构的刚度随场强的增加而增加。继而,将电流变弹性体与商用介电弹性体VHB4910层叠复合、并涂覆柔性电极,制备介电流变弹性体(DERE)。对DERE与VHB4910的电致变形行为和电致粘弹性、循环使用稳定性、蠕变回复等进行测试。实验结果表明,DERE的电致变形效应较VHB4910提升了20倍,且具有显著的电流变效应:在3k V/mm电场下,其剪切储能模量较零场下增长了11%;蠕变回复测试结果表明,在相同应力下DERE产生的蠕变应变更小,撤去应力后DERE的残余应变更小;多次定伸循环后的拉伸测试结果表明,DERE多次加载后的力学性能较单层VHB4910更为稳定。最后,设计并制作基于DERE的软体驱动器,测试结果表明,该驱动器具有显著的电控变形能力。
其他文献
随着细胞神经网络广泛应用于模式识别、信号处理、优化问题等各个方面,其无源性问题和控制器设计问题引起了很多学者的关注。在细胞神经网络的实际应用中,时滞是一种普遍存在的现象。时滞的存在,可能会对系统的性能造成不良的影响,甚至可能导致系统不稳定,因此研究细胞时滞神经网络的无源性问题具有科学研究价值和现实指导意义。本文基于无源性理论、Lyapunov-Krasovskii泛函(L-K泛函)、积分不等式、倒
仿生偏振光导航是一种依赖于大自然中稳定的天空偏振分布模式的自主导航方式,具有抗干扰能力强、完全自主和误差不随时间累积等优点。现有的仿生偏振光导航传感器根据其感光元件的不同可分为光电二极管型和CMOS图像传感器(CIS)型。CIS型偏振光传感器由图像传感器、多通道偏振器和光学镜头组成,由于其瞬时视场误差较小,且每次可获得较多偏振信息,因此鲁棒性和适应性有更大的提升空间。但现有的CIS型偏振光传感器大
与传统内窥镜相比,胶囊机器人在安全,可靠,无痛的技术上具有巨大的潜力,能够完成对人体胃肠道的高效率、无创伤的遍历诊断及治疗,具有非常广阔的临床应用前景。为了更好地实现对于胃肠道某些宽敞区域的诊断和治疗医学应用,本课题组研发了一种具有两种工作模态的新型双半球型胶囊机器人,能够在空间万向旋转磁场控制下实现滚动位移与定点调姿的分离,实现了姿态的精准控制。本文在课题组研究基础上,考虑到自主研发的双半球胶囊
单目标跟踪是计算机视觉里非常重要的一个分支,单目标跟踪分为短时目标跟踪与长时跟踪,其中短时目标跟踪专注于在短序列上精确跟踪目标,而长时目标跟踪是在短时任务的基础上强调了长时稳定,处理目标消失、出境,丢失重找回等能力。目前的单目标跟踪算法仍然有很多不足地方,比如对于跟踪的在线更新来说,由于目标可能经历剧烈外观变化,因此在线更新是必要的。但是跟踪器很难判断当前帧的跟踪结果是否正确。离线训练对跟踪器的性
移动机器人在人类生活中的应用越来越来广泛,实现机器人在工作环境中独立作业的前提是其能够完成自主导航任务。移动机器人的导航分为地图构建和路径规划两个方面。地图构建是机器人认知环境的过程,路径规划则是机器人在环境中快速执行任务的必要条件。人类和动物也具备认知环境和导航的能力,这些能力与大脑中的空间认知机制密切相关。本文从类脑导航的角度出发,提出一种精确构建经验地图和快速规划路径的仿生导航方法。海马-内
航空发动机长期工作在高温高压和剧烈振动的环境中,容易发生疲劳裂纹和严重磨损,因此对其叶尖间隙和振动幅度等参数的监测十分重要。涡流检测技术具有测量范围大、分辨率和灵敏度高、能在恶劣环境下长期工作的优点,在无损检测领域具有广阔的应用前景。但是,目前的电涡流传感器感应探头在高温下存在变形大、电磁特性失效以及品质因数和灵敏度低的问题,针对这些问题,主要研究如下:(1)分析了高温下涡流检测的原理,设计了一种
本文简要介绍了哈尔滨俄罗斯大厦混凝土薄壳屋盖的承重方案、几何尺寸和配筋情况。结合这一工程实例,介绍了用于结构非线性分析的轴对称曲壳单元,利用自行研制的考虑材料强度和结构稳定问题综合影响的NAPS计算程序,对该薄壳结构进行了几何非线性和一般非线性分析,并讨论了壳体厚度和配筋量等因素对结构承载力的影响。经分析比较可知,所设计的薄壳结构具有足够的承载力。这是一个用现代计算理论和手段指导混凝土薄壳结构设计
我国作为一个拥有14亿人口和960万平方公里的大国,自然资源的分布和国家的布局存在的极大的不平衡现象,需要运输能力极强的交通工具解决这一问题。对于陆地运输,铁路运输首选:铁路运输不仅运输能力强而且运输成本相对较低,可以满足大量运输的要求。因此,我国一直大力发展铁路运输,将铁路运输作为国家经济发展的大动脉。保障运输安全和畅通是考验铁路运输工作的主要标准要求。因此,对于铁路救援这方面的工作要采取积极的
天空偏振导航定向具有无误差累积、不受电磁干扰的优势。在晴朗少云的天气条件下,偏振方位角图中太阳子午线的对称性比较显著,很多学者开发了通过识别太阳子午线确定航向角的偏振导航方法。然而当天空中有较厚的云层存在时,云层中大量的水滴或冰晶粒子对太阳光的多次散射和吸收造成该区域的偏振度降低,且偏振方位角出现异常。此时若对较多云层遮挡的目标空域偏振方位角异常像素直接拟合来提取太阳子午线特征,则得到的将是错误的
在现阶段中美“芯片战争”的时代背景下,对于我国的CMOS图像传感器厂商来说,当前正处于一个挑战与机遇并存的时代。锁相环(Phase Locked Loop,PLL)是图像传感器中必不可少的重要组成部分,PLL作为片内的时钟生成器,为CMOS图像传感器提供稳定的时钟信号,从而保证CMOS图像传感器的正常工作。通常采用的时钟生成器是传统的模拟电荷泵锁相环(Charge Pump Phase Locke