介電彈性體發(fā)電機(jī)機(jī)電耦合機(jī)理研究.pdf

1、介電彈性體(DE-Dielectric Elastomer)作為一種新型智能材料引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。相對(duì)于其他智能材料，DE這種特殊的材料具有超大變形、高理論能量密度比、高效率等特點(diǎn)。研究表明，DE既是一種良好仿生驅(qū)動(dòng)材料，也可逆向應(yīng)用于發(fā)電領(lǐng)域，可以用來構(gòu)造形式多樣、成本低廉的介電彈性體發(fā)電機(jī)(DEG-Dielectric Elastomer Generator)，在微機(jī)電系統(tǒng)以及可再生能源發(fā)電等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，

2、國內(nèi)對(duì)DE的研究目前主要集中在驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，針對(duì)其發(fā)電領(lǐng)域的研究尚處于起步階段。因此對(duì)DE材料的機(jī)電耦合機(jī)理研究具有重要意義。本文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論概括如下:
　　(1)通過研究介電彈性體材料的力學(xué)特性，結(jié)合國內(nèi)外研究文獻(xiàn)，提出了力學(xué)模型建立—電學(xué)模型建立——機(jī)電耦合分析建模的三步分析策略。建立力學(xué)模型以分析DE在外力作用下的力學(xué)特性，建立電學(xué)模型以分析DE在電場(chǎng)中的電學(xué)行為，機(jī)電耦合則將DE的力學(xué)模型和電學(xué)模型有效統(tǒng)一，方便分析D

3、E工作過程中各個(gè)階段的參數(shù)。
　　(2)根據(jù)建立的DEG機(jī)電耦合模型，利用Matlab/Simulink軟件建立了DEG雙軸拉伸、單軸拉伸發(fā)電仿真分析模型，并對(duì)DEG的發(fā)電過程及拉伸力、拉伸率、初始偏置電壓與輸出電壓之間的關(guān)系進(jìn)行了仿真分析研究。
　　(3)研發(fā)了DEG發(fā)電測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。設(shè)計(jì)了單軸拉伸、雙軸拉伸的實(shí)驗(yàn)方案，并根據(jù)所設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)研究了DE兩端電壓與DE拉伸率的關(guān)系，所加初始偏置電壓、拉伸頻率與D