Materiały elektrostrykcyjne

Materiały elektrostrykcyjne

• Materiały elektrostrykcyjne nazywają się inaczej elastomerami dielektrycznymi. Dają one większe wartości odkształcenia i siły niż większość konkurencyjnych rozwiązań, ich zdolność do odkształceń jest znacznie wyższa niż piezoceramik (10-30% vs. 0,1-0,3%). Materiały te nazywa się też potocznie sztucznymi mięśniami, ponieważ ich parametry są zbliżone do mięśni.

Zasada działania sztucznych mięśni- siłowników

• Dużo elastomerów dielektrycznych, np. polimery silikonowe i akrylowe, umieszczonych w dostatecznie silnym polu elektrycznym, kurczy się w kierunku pola i rozszerza w płaszczyźnie do niego prostopadłej, ulegając naprężeniu Maxwella. Nowe urządzenia przypominają giętkie kondensatory - dwie okładki z oddzielającą je warstwą dielektryka. Po podłączeniu napięcia przeciwległe okładki ładują się dodatnio i ujemnie.

Zasada działania sztucznych mięśni- siłowników

• Przyciągają się i zgniatają rozdzielający je izolator, który odpowiadając na to zwiększa swoją powierzchnię. Powleka się z obydwu stron cienkie warstwy elastomerów dielektrycznych plastycznym polimerem, który zawiera drobiny przewodzącego węgla. Po połączeniu przewodami z zasilaczem zewnętrzne warstwy z węglem służą za elastyczne elektrody, rozciągające się wraz z materiałem, który znajduje się między nimi. Taka struktura jest podstawową nowych siłowników, czujników i generatorów prądu.

Elastomery dielektryczne

• Elastomery dielektryczne mogą zwiększać swoje rozmiary nawet czterokrotnie. Są one najefektywniejszymi materiałami elektroaktywnymi, ale nie jedynymi. Napięcia niezbędne do aktywacji elastomerów dielektrycznych są dosyć wysokie - od 1 do 5 kV. Prąd może być zatem mały. Dzięki temu można używać niedrogich cienkich przewodów, a przy tym nie ma problemów z chłodzeniem.

Charakterystyka polimerów odkształcających się.

Działają na zasadzie dyfuzji jonów. Do zasilania potrzebne są jedynie baterie, bo znaczne odkształcenie tworzy się pod wpływem zmiany napięcia o pojedyncze wolty. Jednak, aby prawidłowo działały powinny być wilgotne, dlatego też muszą być szczelnie zamykane w elastycznych koszulkach.

Polimery jonowe

CharakterystykaPolimery

Charakterystyka polimerów odkształcających się.

Uaktywniają się prze pole elektryczne. Wymagają więc stosunkowo wysokich napięć, które czasem powodują nieprzyjemne elektrowstrząsy. Polimery te reagują z dużą siła i szybko. Nie potrzebują powłok ochronnych. Wymagają jedynie niewielkich ilości prądu do utrzymania pozycji.

Polimery elektronowe

CharakterystykaPolimery

Zastosowanie elastomerów dielektrycznych

Dzięki warstwie elastomeru dielektrycznego rozpiętego na sztywnej ramce tworzy się siłownik membranowy. Za zwyczaj membrana jest wstępnie odkształcona, np. za pomocą sprężyny, umożliwia to po przyłożeniu napięcia wyginanie się w określoną stronę i nie wpadanie w przypadkowe drgania. Siłowniki membranowe wykorzystuje się np. w pompach lub głośnikach.

Siłownik membranowy

CharakterystykaZastosowanie

Zastosowanie elastomerów dielektrycznych

Pierwszym krokiem produkcji jest nawijanie kilku warstw laminowanych wstępnie naprężonych elastomerów dielektrycznych na sprężynę. Natomiast wstępne naprężenie elastomeru wzdłuż osi ściska sprężynę. Napięcie elektryczne przykładane do warstwy elastomeru powoduje zmniejszenie jej grubości i wydłużenie, co prowadzi do wydłużenia całego elementu.

Siłownik liniowy

CharakterystykaZastosowanie

Zastosowanie elastomerów dielektrycznych

Różni się od głośnika, tym że ma komorę na płyn i dwa zawory zwrotne.

Pompa

Tworzy go rozpięta warstwa elastomeru dielektrycznego na ramce. W ten sposób uzyskana membrana, rozciągając się i kurcząc zgodnie z doprowadzanym napięciem, będzie źródłem dźwięku. Może być lekkim, płaskim i tanim głośnikiem, w którym element drgający jednocześnie wymusza ruch i emituje dźwięk.

Głośnik

CharakterystykaZastosowanie

Sprawdź swoją wiedzę

• file:///C:/Users/Justynka/Documents/My%20Quiz/Projects/Materia%C5%82y%20elektrostrykcyjne/quiz.html