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随着光致形变聚合物材料研究的不断深入,采用该类材料研制的新型光驱动微执行器应用在微型机器人、微流体设备上,今后在生物医学等领域得到一定的应用。新型智能复合材料将来则有望用于光控智能结构中,在航空、航天及军事等领域发挥作用。本论文是国家863项目课题前期研究工作的成果总结。
分析研究了光致弯曲材料的力学特性,研究了在光照情况下材料应变和应力的关系。初步建立了材料的应力应变模型。并建立光致弯曲材料受光照情况下的光致应变和弹性应变与光照透过材料距离的关系,以备后续对光致弯曲驱动马达进行进一步分析。
分析设计了光致弯曲驱动马达的机械结构。进行了若干合理的假设,并在假设基础上分析了光致弯曲材料的变形能。通过对材料不同情况下的变形能的分析和比较,分析阐述了光致弯曲驱动马达的驱动原理。并最终得出其驱动力矩的计算表达式。
对带式马达的驱动力矩进行了数值模拟,对不同假设下驱动力矩的影响因素的分析比较,为进行有关优化设计提供了理论基础。在不同假设下分析了光致弯曲材料不同光照情况下的应力应变,揭示了带式马达驱动力矩存在的客观原因。对马达运动进行了机械仿真。还对带式马达的制造工艺方法进行了简单的探讨和分析。概述了光致弯曲材料的制备工艺方法。通过对不同微机械加工方法的分析比较,重点阐述了LIGA方法。最终选用LIGA技术加工带轮和传动轴。为了有效减少摩擦力,选用耐磨性很好的红宝石轴承。
最后,对全文作了总结并指出需进一步研究之处。