介電彈性體是什么？

更新時間：2025-07-01

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介電彈性體是一種當對材料施加高電場時會發生巨大變形并改變形狀的彈性體。

彈性體是由“彈性"和“聚合物"兩個詞組合而成，是指具有彈性的聚合物，典型的例子就是橡膠。

介電彈性體是將電能轉換為機械動能的彈性體。通常，介電彈性體需要具有較高的介電常數，并且相對較軟，目前，人們正在利用其的功能，進行實用化的研究開發。

介電彈性體目前正處于研發階段。未來的應用包括各種執行器

目前實際使用的執行器大多以伺服電機型或液壓型為主，轉換效率有限。為了實現兼顧環境問題的脫碳社會，工業領域對應用新型節能技術的執行器的需求日益增加。

介電彈性體的能量轉換效率高，有望應用于小型節能執行器。與壓電元件不同，介電彈性體因其發電功能（能量收集）而備受關注，即使形狀的緩慢變化也能將其轉換為電能，而其傳感器功能則利用了伴隨材料形狀變化的靜電電容的線性變化。

將可拉伸電極分別置于介電常數相對較高的彈性體材料的上下兩端，并施加高電壓。夾在兩個電極之間的介電結構充當電容器，庫侖力作用于彈性體，對彈性體施加拉伸壓力。施加于彈性體的壓力等于電壓乘以相對介電常數的平方，再除以電極間距離的平方。

介電彈性體承受的壓力相對較大。為了使彈性體材料能夠承受較大的應變，需要其柔軟且具有彈性，通常使用丙烯酸和硅酮基材料。

為了利用電容器的庫侖力作為動能來源，無論彈性體的形狀和膨脹如何變化，電極都必須與彈性體保持持續接觸。因此，候選電極材料包括金屬或石墨粉末，或石墨和硅油的混合物。

介電彈性體由電場驅動，電流小，幾乎沒有熱損失。驅動電場強，能量轉換效率高。需要具有高介電擊穿強度的彈性體材料，目前正在積極開展研究和開發。

介電彈性體致動器由夾在兩個電極之間的彈性體薄膜構成。當對電極施加高電壓時，電極之間的靜電引力會使彈性體薄膜在厚度方向收縮，在平面方向膨脹。該變形可通過電控制，因此可應用于設備和機器人的操作。

該執行器有兩個涂有介電彈性體的電極。

該執行器由涂覆彈性體薄膜并將其纏繞在圓柱體上制成，用于閥門和微型機器人。施加電壓后，會在軸向產生力，使其伸長。它既可以纏繞在壓縮彈簧上使用，也可以不使用磁芯。

隔膜充當致動器。它被制成平面，并在 z 軸方向施加力。

一種在彈性體薄膜特定位置連接多個電極的執行器，可以推動車輛在水或空氣中航行。施加電壓后，彈性體薄膜會形成復雜的三維結構。

它是一種具有較大力和變形的層壓表面驅動器。

該執行器在z軸方向施加位移或力。通過層疊平板膜，可以增加z軸方向的位移。

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