醉染图书介电弹体智能材料力电耦合其应用9787030530042

前言

章 绪论1

1.1 介电弹体材料及其基本特 3

1.1.1 DE材料聚合物薄膜 4

1.1.2 DE材料的柔电极 6

1.2 DE材料的研究进展 8

1.2.1 新型DE材料研发的进展 8

1.2.2 DE材料电致变形能的研究进展 10

1.. DE材料变形机理的研究进展 13

1.2.4 DE材料力电耦合理论研究进展 14

1.3 DE材料的发展前景 16

参考文献 18

第2章 DE材料电致变形力电耦合模型及稳定 22

2.1 DE材料力电耦合模型发展历程 22

2.2 基于热力学理论的DE材料电致变形力电耦合模型 24

2.2.1 基于DE材料的平面驱动器热力学模型 24

2.2.2 DE材料应变能模型 27

. DE材料力电耦合变形的稳定 29

..1 DE材料的失稳现象 29

..2 DE材料失稳机理 33

.. 非线极化对突跳失稳的影响 37

2.4 DE材料力电耦合失稳现象的利用 42

2.4.1 突跳失稳的利用 42

2.4.2 凹坑失稳的利用 43

2.5 本章小结 45

参考文献 46

第3章 DE材料的基本力电能 49

3.1 DE材料的力电能实验方法概述 49

3.1.1 DE材料介电能测试的实验仪器及方法 49

3.1.2 DE材料力学能测试的实验仪器及方法 51

3.2 频率对DE材料力电特的影响 53

3.2.1 频率对DE材料介电能的影响 53

3.2.2 频率对DE材料力学能的影响 56

3.3 温度对DE材料力电特的影响 57

3.3.1 温度对DE材料介电能的影响 57

3.3.2 温度对DE材料力学能的影响 60

3.4 预拉伸对DE材料力电特的影响 62

3.4.1 预拉伸对DE材料介电能的影响 62

3.4.2 预拉伸对DE材料力学能的影响 64

3.5 DE材料的力电耦合效率 64

3.5.1 DE材料的应变系数 64

3.5.2 DE材料的机械效率 66

3.5.3 DE材料的电效率 68

3.5.4 DE材料的力电耦合效率 69

3.6 DE材料的电荷泄漏能 70

3.7 本章小结 76

参考文献 77

第4章 预拉伸对DE材料力电耦合特影响的分析 80

4.1 预拉伸对固体电介质极化的影响 80

4.1.1 极化的微观机理和表达 80

4.1.2 极化内微观电场和宏观电场的关系 81

4.2 高分子聚合物材料的制约取向极化行为 84

4.2.1 制约取向极化现象 84

4.2.2 DE材料制约取向极化数学模型 85

4.. 预拉伸对取向极化的影响 87

4.3 预拉伸对力电耦合变形和稳定的影响 88

4.3.1 考虑制约取向极化的DE材料本构关系 88

4.3.2 预拉伸对电致变形与稳定的影响 89

4.4 预拉伸对DE材料力学力电耦合行为的影响 91

4.5 预拉伸的实现技术 93

4.5.1 机械预拉伸技术 93

4.5.2 双网络互穿聚合物的预拉伸技术 95

4.6 本章小结 96

参考文献 96

第5章 温度对DE材料力电耦合特影响分析 98

5.1 温度对DE材料力电耦合特的实验研究 98

5.1.1 实验平台及试件 98

5.1.2 DE材料力电耦合特实验结果 100

5.2 DE材料热-力-电耦合理论模型 101

5.2.1 DE材料的热-力-电的自由能模型 101

5.2.2 DE材料热-力-电耦合本构方程 102

5.3 温度对DE材料力电耦合稳定的影响 104

5.3.1 温度对力电失稳的影响 105

5.3.2 温度对失去张力失稳现象的影响 106

5.3.3 温度对电击穿失效的影响 107

5.3.4 温度对材料机械强度极限的影响 110

5.3.5 稳定区域 110

5.4 温度及预拉伸对DE材料力电耦合能的影响 112

5.4.1 温度及预拉伸变形对DE材料介电常数的影响 112

5.4.2 温度及预拉伸变形影响下的DE材料力电耦合特 113

5.5 本章小结 117

参考文献 117

第6章 DE材料的黏弹及其对能的影响分析 119

6.1 黏弹DE的力电耦合模型 119

6.2 黏弹对DE材料预拉伸作用的影响 1

6.2.1 黏弹引起的DE材料松弛变形对预拉伸作用的影响 1

6.2.2 黏弹对预拉伸后DE材料介电强度的影响 1

6.. 黏弹对预拉伸后DE材料力电耦合失稳的影响 125

6.3 直流电压下DE材料的蠕变行为及其抑制方法 127

6.4 交流电压下的DE材料的蠕变行为及其抑制方法 130

6.4.1 控制方程的建立 130

6.4.2 数值计算结果和讨论 132

6.5 本章小结 137

参考文献 137

第7章 DE材料的动态特分析 139

7.1 DE材料驱动器的动力学建模方法 139

7.1.1 基于虚功原理的DE材料驱动器建模方法 139

7.1.2 基于欧拉-拉格朗日方程的DE材料驱动器建模方法 141

7.2 DE材料的非线动态特 144

7.2.1 DE材料驱动器的固有频率分析 144

7.2.2 DE材料驱动器的非线动态响应特分析 146

7.3 温度对DE材料驱动器动态特的影响 154

7.4 频率对DE材料驱动器动态特的影响 157

7.5 本章小结 160

参考文献 160

第8章 DE材料电荷驱动及电荷泄漏的影响 162

8.1 电荷驱动下的DE材料驱动器 162

8.1.1 电荷驱动下DE材料的力电耦合模型 162

8.1.2 电荷驱动和电压驱动下DE材料的力电耦合行为比较 165

8.2 DE材料的电荷泄漏特 167

8.3 电荷泄漏对电荷驱动下DE材料能的影响及补偿方法 170

8.3.1 电荷泄漏对DE材料能的影响 170

8.3.2 面向稳定变形的电荷泄漏补偿方法 173

8.4 电荷泄漏对DE材料动态能的影响 175

8.5 本章小结 180

参考文献 180

第9章 不同变形条件下DE材料的力电耦合特 11

9.1 不同变形模式下DE材料的静态变形行为 181

9.1.1 DE材料驱动器的不同变形模式 181

9.1.2 不同变形模式下的力电耦合分析模型 183

9.1.3 不同变形模式下力电耦合行为分析 186

9.2 不同力学边界下DE材料驱动器的动态特 18

9.2.1 弹簧边界 189

9.2.2 阻挡力边界 192

9.. 双DE材料薄膜构成的边界 193

9.3 DE材料的离面起皱现象 199

9.3.1 不规则的起皱现象 200

9.3.2 规则的褶皱现象 206

9.4 本章小结 210

参考文献 211

0章 DE材料驱动器力电耦合大变形有限元数值模拟及应用 213

10.1 引言 213

10.2 DE材料力电耦合大变形分析理论 214

10.3 有限元离散及迭代求解 216

10.4 DE材料本构关系 218

10.5 DE材料力电耦合大变形数值模拟算例 219

10.6 本章小结 226

参考文献 226

1章 离子导体驱动DE的基本理论及其应用 228

11.1 引言 228

11.2 离子导体驱动DE的基本理论 0

11.2.1 离子导体驱动DE的工作原理 0

11.2.2 离子导体驱动DE热力学理论 2

11.3 离子导体其对DEA的影响 5

11.3.1 离子导体的稳定 5

11.3.2 离子导体对DEA力电耦合变形的影响

11.4 离子导体的应用

11.4.1 离子导体驱动的DE传感器和离子导线

11.4.2 离子导体驱动的柔DE电致发光器件 241

11.5 本章小结 242

参考文献 243

2章 基于DE材料的驱动器结构设计 245

12.1 单层DE材料驱动器结构设计 245

12.1.1 单层DE材料面内变形驱动器 245

12.1.2 单层DE材料面外变形驱动器 251

12.2 多层堆栈式DE材料驱动器结构设计 253

12.2.1 多层DE材料堆栈式结构制备方法 254

12.2.2 多层DE材料堆栈式结构的应用 257

1. 圆柱形DE材料驱动器结构设计 260

1..1 圆柱形DE材料直线驱动器 260

1..2 圆柱形DE材料弯曲驱动器 263

12.4 本章小结 268

参考文献 269

3章 基于DE材料的能量收集理论与实践 271

13.1 基于DE材料的能量收集工作原理 272

13.2 基于DE材料的能量收集系统在不同变形模式下的能量计算 277

13.3 基于DE材料的能量收集国内外研究进展 281

13.3.1 基于DE材料能量收集行为的理论研究进展 282

13.3.2 基于DE材料能量收集的结构设计研究 284

13.3.3 面向DE材料能量收集的电路研究 292

13.4 基于DE材料的能量收集实验 295

13.5 本章小结 300

参考文献 301

4章 基于DE材料的传感器结构设计 305

14.1 DE材料的传感原理 305

14.2 平面形DE材料传感器 306

14.2.1 压力传感器 306

14.2.2 拉伸传感器 309

14.. 多功能传感器 311

14.3 筒形DE材料传感器 314

14.4 具有表面微结构的DE材料传感器 316

14.5 DE材料传感器的电容测量技术 319

参考文献 322