介电弹性体是一种新型智能高分子粘弹性材料,因质量轻、粘弹性高、能量密度高等优点被制作成驱动器、发电机、人工筋肉等,尤其以响应快和应变大的特点,可以间接的将电能转化成机械能的功能,使得介电弹性体在光学、力学、生物医药学等领域都有广泛的应用。介电弹性体驱动器的应用中,目前存在着一些亟需解决的问题。首先,大多数的研究在介电弹性体驱动器的选材方面仅选取一种材料进行粘弹性分析,研究的材料单一且忽略了材料的拉伸性能和疲劳性能对驱动器的影响。其次,电压加载的方式作为影响介电弹性体动态电力学性能的重要因素,其他研究者研究的不够系统。最后,在很多驱动器结构的设计中因为位移方向单一和不对称性,导致在应用方面的适用性都偏低,有待进一步的研究。本文将三种介电弹性体(丙烯酸、聚氨酯和氯丁)制成国标哑铃状实验片进行拉伸试验,得到结论:介电弹性体在相同速度下,应力-应变曲线呈“S”型增长,同应变下拉伸速度越快,应力越大。在速度500 mm/min相同应变下的介电弹性体最大响应应力的能力:氯丁(3.9 MPa)>聚氨酯(1.8 MPa)>丙烯酸(1 MPa),加入纤维的方法加强三种介电弹性体的拉伸性能,从理论中得到在拉伸弹性阶段,杨氏模量与纤维个数的成正比,且拟合曲线与实际吻合。其次,拉伸频率对材料疲劳性能有影响。丙烯酸介电弹性体同应变范围100%-200%内,0.5 Hz下的应力区间范围小于1 Hz。1000次循环相同时间下,0.5 Hz时的应变曲线图提前应力曲线图0.25 s,1 Hz时应变曲线图提前应力曲线图0.1 s。三种介电弹性体1Hz一万次循环同应变下应力范围大小关系:氯丁>聚氨酯>丙烯酸。粘弹性测试中丙烯酸介电弹性体的损耗能量相对值随着频率的升高缓慢上升,在同一频率下三种介电弹性体的能量损耗性能:丙烯酸>聚氨酯>氯丁。最后结合驱动器制作需要大应变、小应力和能量损耗稳定的材料,选择丙烯酸介电弹性体作为驱动器材料。采用自制预拉伸仪器,分别对不同应变下的丙烯酸介电弹性体加入电场研究。结果如下:对丙烯酸介电弹性体的电场作用效果随着预拉伸的变大越显著,在预应变300%时,面积变化比为1.91,但超过300%预应变时材料极易被机械破坏。加载电压的速度越快,面积变化比也越大。施加0.4 kV/s三角波电场时,随着波数的增加,击穿破坏更加容易。在线性电压速度0.0125 kV/s和预应变300%条件下,通过从产生力、转动角和响应时间三个方面比较考量新开发两种驱动器(双锥型和凹鼓型)的研究中得到:双锥型驱动器产生力(0.2 N)小于凹鼓型(0.5 N),但双锥型最大转动角(16°)大于凹鼓型(9°),且同时产生转动角的响应时间为74.2 s。Mooney-Rivlin三参数本构方程以0.04误差拟合了丙烯酸介电弹性体拉伸曲线,用MSC.MARC软件验证了拉伸曲线,仿真预测了双锥型驱动器在预拉伸300%~500%条件下,500%预拉伸下产生最大应力为3.005 MPa最大可以转到36.7°。