基于无界面双层结构介电弹性体纳米复合材料的双向驱动软线性马达

发布时间:2022年03月05日

介电弹性体是一类在电场作用下可迅速产生大形变的材料,广泛应用在软体机器人、可穿戴设备、医疗器械、触觉反馈等领域。现有介电弹性体致动器(DEA)通过静电力挤压材料在其厚度方向产生的形变较小,因此往往需要堆黏大量DEA才能实现毫米级别的应变输出。而且,这类DEA制备通常耗时较长,也存在诸如粘接面缺陷、界面分层和低良率等缺点。

本工作中,我们报道了一种通过电泳聚集调控氮化硼纳米片(BNNS)在介电弹性体纳米复合材料中的分布的方法,制备了无界面的双层结构介电弹性体纳米复合材料(UNDE)。该方法克服了传统叠层法面临的界面问题并同时适用于丙烯酸和有机硅两大介电弹性体材料体系;制备的UNDE的击穿强度可达传统结构纳米复合弹性体(CNDE)的2倍以上;进一步设计电极结构实现了局部电泳聚集,以双层结构DEA为结构单元制备了双向驱动的软线性马达。该线性马达在厚度方向上实现了13倍于膜厚的冲程输出。以此线性马达搭建的双透镜变焦系统具有超过40倍的光学变焦能力,同时其工作频率高达5Hz。

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Junhong Pu, Yuan Meng*, Zhixin Xie, Zihang Peng, Jianghan Wu, Ye Shi, Roshan Plamthottam, Wei Yang*, and Qibing Pei*, A unimorph nanocomposite dielectric elastomer for large out-of-plane actuation, Science Advances, 2022, 8(9), eabm6200

录用时间:2022112

全文链接:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm6200