介电弹性体驱动器是一种新型的柔性薄膜驱动器,施加电场后介电弹性体薄膜厚度变小,实现驱动器轴向变形,同时具有驱动效果好、响应速度快、环境变化适应性强、高疲劳寿命和仿生性能好等特点,在智能穿戴、仿生医学、航空航天等领域具有广泛的应用。为了进一步提高驱动器的变形能力,研究人员将介电弹性体驱动器进行了不同结构的设计,如推拉式、领结形、菱形、螺旋形等,主要是通过在单层驱动器的基础上进行结构改进,以期获得在特定领域中的应用。各种结构的驱动器可以在电场强度下产生变形,但存在支撑元件笨重、制作工序复杂、难以维持稳定的预拉伸等限制。因此,本文以提高驱动器的电致变形为目的,设计并制作了新型的介电弹性体叠层驱动器,与其他结构的驱动器相比,其在制作方式上相对简化,将材料厚度方向上的变形转化为定向线性位移,能获得很好的变形效果和驱动能力,可以应用于触觉显示器、蠕动泵、假肢、智能手部康复夹板、智能穿戴等方面。本文对介电弹性体叠层驱动器进行的主要研究内容如下:(1)单层驱动器的制作和电致变形性能研究。单层驱动器是叠层驱动器的基本单元,在设计叠层驱动器之前,需要对单层驱动器进行电致变形研究。本文采用丙烯酸介电弹性体VHB4910材料,以石墨硅橡胶混合物为柔性电极,制作了单层驱动器,通过改变单层驱动器的电极面积和预拉伸率,进行了电致变形研究。(2)在单层驱动器的基础上,进行叠层驱动器的设计制作,并对其电致变形性能进行研究。首先,以平铺方式制作堆叠式叠层驱动器,并在此基础上,继续简化工序过程,制作了折叠式叠层驱动器。针对这两种结构,通过改变平铺层数、电极面积和预拉伸率进行驱动器的电致变形性能研究。基于平铺式驱动器,进一步优化制作方法和变形效果,提出以卷绕方式制作叠层驱动器,研究卷绕层数和预拉伸率对电致变形性能的影响。结果发现:通过改变不同的制作方式,叠层驱动器在电致变形性能上得到了明显提升,其中,卷绕式叠层驱动器获得了37.16%的最大轴向应变,变形效果最明显。(3)介电弹性体叠层驱动器的仿真模拟和电致变形性能分析。通过推导叠层驱动器的本构关系,再利用Yeoh应变能函数建立了驱动器电致变形的数学模型,得到预拉伸率和电压以及应变的关系。在数学模型的基础上使用Ansys Maxwell有限元软件进行电致变形仿真模拟。将仿真与实测结果对比,验证实测的准确性,并进一步分析叠层驱动器的电致变形性能,得到轴向应变和电场强度的适合范畴,进而提出提高驱动器电致变形的优化方法,以期对微型驱动器的设计和开发提供研究基础。