22118.介電高彈聚合物器件面外變形的粘彈性行為分析

1、論文作者簽名：幅據(jù)’指導教師簽名：蘭叁蝗：論文評閱人1：曲紹送3教援逝江盔堂評閱人2：陵江送3塾拯3室這太堂評閱人3：奎迭凰3副教援3逝江太堂評閱人4——評閱人5：答辯委員會主席：陶魚明3教援3逝江太堂委員1：周浩盤)塾援3生國讓量堂瞳委員2：王棗明)塾援逝江太堂委員3：垡勁皿宜旦逝江太堂委員4：王態(tài)3副熬援逝江太堂委員5：答辯Et期：浙江大學碩士學位論文摘要摘要與工程中廣泛使用的硬材料相比，自然界中存在著許多柔性的結(jié)構(gòu)，例如章魚的腳、

2、有觸摸反應的含羞草等。人們一直致力于新型材料的研發(fā)，以模仿生命中的一些顯著而優(yōu)異的特征。介電高彈聚合物以其優(yōu)越的變形特性逐漸進入人們的視野，它在外加電場下，可產(chǎn)生超過100％的應變。除此之外，它還有著響應快、噪聲低、質(zhì)輕價廉、疲勞壽命高以及仿生性能突出等優(yōu)點，因此，越來越多地應用于各類智能驅(qū)動器諸如智能機器人、盲文顯示器、光學透鏡、能量收集器等方面，在人工肌肉、智能仿生、航空航天、機械等領(lǐng)域都有著巨大的應用潛力。研究發(fā)現(xiàn)，介電高彈聚合物

3、器件在使用過程中與拉伸速率關(guān)系很大，不僅影響轉(zhuǎn)換器使用效率，也會對器件輸出、響應速度產(chǎn)生很大的影響，而這種拉伸速率相關(guān)的現(xiàn)象正是介電高彈聚合物材料粘彈性效應的結(jié)果。越來越多的研究表明，粘彈性作為介電高彈聚合物材料的一個顯著特征不可被忽略，因此，關(guān)于介電高彈聚合物粘彈性的理論研究很有必要，這也是本文的主要研究工作。本文基于熱力學框架與連續(xù)介質(zhì)力學模型的介電高彈聚合物理論，耦合了大變形和力電加載，描述了介電高彈聚合物非線性、非平衡以及動力學

4、行為。基于該模型，分別以介電高彈聚合物圓形薄膜和圓環(huán)形作動器為研究對象，研究不同載荷、電壓或是參數(shù)改變情況下模型的粘彈性特性，以下是三個方面的主要工作：(1)考慮粘彈性作用的影響，通過引入彈簧阻尼器模型推導出介電高彈聚合物的熱力學控制方程，為介電高彈聚合物的粘彈性求解提供理論基礎(chǔ)；(2)考慮受到電壓和內(nèi)部壓力共同作用下，基于介電高彈聚合物圓形薄膜，分析得到考慮粘彈性效應下的介電高彈聚合物的物理場分布和演化規(guī)律，并很好地描述了此時材料的力