电致动聚合物驱动的无阀微泵的设计与制作

提出了一种由电致动聚合物材料(DE)驱动的平面扩散/收缩管无阂微泵.通过分析扩散/收缩管的角度、长度、最小宽度等关键参数对微泵性能的影响,对无阀微泵的结构进行了设计.基于UV-LIGA工艺,将DE泵膜和SU-8泵体键合制作了无阀微泵的模型,并对DE泵膜结构进行了实验研究,确定了合理的结构形式,实现了微泵的单向泵送.在3 500 V、8 Hz直流正弦电压的作用下,无阀微泵的流量最大,为21.2 μL/min,并且结构简单、易于密封、成本低.实验结果对电致动聚合物微泵进一步的科学研究和实际应用都具有较大的促进作用.     

温度对介电弹性体材料致动器动态性能的影响

介电弹性体材料(Dielectric Elastomer,简称DE)具有很强的粘弹性,由于DE材料的粘弹性具有时间依赖关系,从而使其应力-应变也具有时间依赖性,因此动态变形中,其能量转换、宏观变形等特性也必然受到粘弹性的影响。同时,DE的粘弹性和介电常数具有很强的温度依赖性。通过引入温度对介电常数、弹性模量和粘弹性松弛的影响,并结合DE的粘弹性力学模型和欧拉-拉格朗日方程,构建了不同环境温度场下的DE系统的动力学控制方程。最后,通过数值模拟,分析了温度对DE材料致动器动态性能的影响。研究结果能为DE致动器的结构设计和动态变形控制提供理论指导。     

离子聚合物金属复合材料电致动特性数值模拟

基于ANSYS参数化开发平台,通过编制龙格-库塔算法用户子程序求解离子浓度偏微分方程,采用温度场模型等效模拟水分子重新分布引起的机械变形,制定分析流程,对离子交换膜金属复合材料(IPMC)的电致动特性进行了数值模拟.研究了在外加电场作用下,Na 迁移运动规律与IPMC变形过程特征,通过结果比较证明了所提出方法的正确性.     

高密度硬磁盘用小型压电致动器

利用宽度弯曲振动模式,制成了平面分割电极型片状压电致动器,分析,测试了致动器的位移－驱动电压特性和谐振频率,典型结果是１２Ｖ驱动电压下可获得０．４６μｍ的位移量,谐振频率为１０．７ｋＨｚ,满足该指标的致动器可用于制作高密度硬磁盘磁头定位两级伺服系统的第２级精定位致动器。     

圆形电场活化聚合物致动器中的褶皱和吸合不稳定性

电场活化聚合物（Dielectric Elastomer,DE）具有优异的力学性能,在电场作用下应变可达100%以上.作为一种新型的致动器,它被广泛地应用于医疗设备、适应性光学仪器和机器人等领域.根据Tommasi等人研究DE薄膜稳定性的方法,本文着力分析了圆形电场活化聚合物致动器中的褶皱和吸合不稳定性,旨在方便、直接地指导致动器设计.基于简单的几何和材料假定,作者考虑了预拉伸、致动区尺寸和材料模型这些影响DE技术应用的重要因素,采用一种解析方法有效地描述了褶皱和吸合失稳,并对失稳机理做出了清晰的物理解释.作为结果,本文给出了不同预拉伸值时失稳的一系列临界参数,找到了满足不同需求的最优预拉伸值,并与实验比较吻合较好.     

超磁致伸缩微位移致动器碟簧特征分析与设计

在传统的超磁致伸缩微位移致动器碟簧设计中，以预压力大小作为唯一设计指标．首先定性分析了微位移致动器的结构形式、传力机理；然后定量分析了超磁致伸缩致动器的输出特征，指出引入软性碟簧的可行性和必要性，使超磁致伸缩材料在阶跃段可获得更大的位移输出．针对不同预压应力及相关条件设计碟簧参数，通过试验证明了采用软性碟簧可以有效降低阶跃段系统等效刚度，从而改善换能系统输出．     

纳米致动器研究现状与工程应用的进展

纳米致动器是能够以0.1～100 nm 的步距驱动或移动被控对象的各种装置或器件.根据特征尺寸分为毫米尺度以上的宏机械纳米致动器、制作在芯片上的微米尺度纳米致动器及分子尺度的纳机械致动器,它们的共同特征是可以实现纳米级精度的机械驱动和定位.该文综述了纳米致动器国内外研究状况和主要研究成果,特别对近几年出现的典型的微机械纳米致动器的驱动机理进行了分析,讨论了纳米致动器在工程实际中的应用,指出了其发展的关键技术、存在问题及未来发展前景和趋势.     

超磁致伸缩微位移致动器的理论分析与设计

科学技术的快速发展使得机电设备越来越趋于微型化,为了在体积不足1cm^3的空间里达到精确测量,超磁致伸缩材料成为当下研究的热点。本文以J-A模型和磁-机效应法为依据,建立超磁致伸缩的磁机耦合模型,设计了以圆弧形超磁致伸缩薄片为核心部件的微型位移致动器。利用COMSOL Multiphysics仿真软件分析了当给予线圈电流密度为10^6A/m^2的驱动电流时,不同厚度的超磁致伸缩薄片模型,得到相应的应力张量图和磁致伸缩曲线。文中展示0.35mm厚度的铁镓合金辅以1mm厚度硅基底的致动器模型,并获得了较为理想的0.8μm输出位移量。将仿真与实验结果进行对比,证明了理论模型的准确性以及执行器结构的可行性。该微位移执行器具有体积小、响应快、精度高、便于集成等优点,在振动控制、微定位、机器人等领域有着广阔的应用前景。     

含咪唑类聚合物的电化学合成及电致变色

本实验通过电化学方法研究合成了一种不同的新型共轭聚合物PM1,相应的单体通过Still偶联反应合成了聚合物单体M1,合成得到的聚合物,具有多色电致变色现象,合成得到的电致变色材料亦被详细的表征.循环伏安法和紫外-可见光谱法被用来揭示聚合物膜的光电性能.     

基于压电致动器的有限元分析

由于压电智能结构装置变得越来越复杂化和多样化,给智能结构的设计和优化分析带来困难．为了定量地分析影响执行器与结构材料之间变形传递关系的因素,使用有限元商业软件成为一种方便快捷的途径．使用专用的有限元软件建立单面粘贴压电元件悬臂梁的模型,通过计算分析粘接层和压电层性质(弹性性质和厚度)对执行器与结构材料之间变形传递关系的影响．     

Performance of Ion-gel Actuator Containing Ionic Liquids

1 Results Electroactive polymers (EAPs) driven by transducing electric energy into mechanical energy have been the subjects of recent interest[1].“Ionic liquids“,consisting entirely of cation and anion,have characteristic features such as negligible volatility,non-flammability,thermal and chemical stability,and high ionic conductivity.We proposed an EAP actuator utilizing ion-gels[2-3],which consist of ionic liquids and polymers,sandwiching with two carbon material sheets as shown in Fig.1.This electrol...     

新型弹簧支撑介电弹性作动器的力学特性建模及参数影响分析

为了研究新型弹簧支撑介电弹性作动器参数对其力学性能的影响规律,基于热力学理论建立了作动器力电耦合模型,提出了作动器内置弹簧刚度和驱动变形表征方法,并通过试验进行了验证,在此基础上分析了薄膜参数对作动器力学性能的影响。结果表明:该作动器在电压驱动下表现出了良好的轴向驱动特性,建立的力电耦合模型能够描述作动器的静态力学性能;作动器的静态刚度随薄膜轴向拉伸比、薄膜横截面积的增加而增大,随薄膜径向拉伸比、作动器有效长度及弹簧压缩量的增加而减少;而增大轴向、径向的拉伸比和薄膜横截面积可提高作动器的驱动性能。可见,研究结果可为作动器的设计和性能优化提供理论依据。     

基于调频脉冲扫频的导弹舵机频率特性测试方法

为了实现导弹舵机的高效和高精度频率特性测试,提出了一种基于线性调频脉冲(chirp信号)扫频的新型频率特性测试方法. 分析了调频脉冲扫频信号的特点,设计了以该信号为激励信号的频率特性测试过程,解决了激励信号产生和数据采集处理等关键问题,并与常规的频率特性测试方法进行了比较试验研究. 试验结果表明,调频脉冲扫频法具有与正弦逐点扫描法相同的测试精度和重复性,适合导弹舵机频率特性的快速测试.     

共振式压电驱动器分析及实验研究

推导了压电陶瓷等效刚度和驱动力的表达式.考虑胶层及预压弹簧的影响,将压电陶瓷简化为等效驱动力作用下的弹簧,设计了共振式压电驱动器.建立了共振式电驱动器的动力学模型,并进行了共振式压电驱动器原理性实验验证.实验与理论分析结果误差在10％以内,结果表明等效弹簧模型在低频范围内能够较为准确地模拟压电陶瓷的动力学特性.共振式压电驱动器可以显著放大压电陶瓷的位移,克服压电陶瓷输出位移小的缺点,有较为广阔的用途.     

萘衍生物的聚合膜结构及膜的pH响应

以电化学方法得到一系列的萘衍生物聚合膜。通过Ｘ－光电子能谱，反射红外光谱方法研究了聚（１－萘胺）的聚合形式。采用量子化学计算得到本文所研究的萘衍生物的电荷密度、分子总能量等电子结构参数。发现这些聚合物ｐＨ响应与其电子结构参数有一定的关系。     

考虑温变时超磁致伸缩微致动器的动力学分析

建立了考虑温度变化时的超磁致伸缩微致动器的动态振动微分方程,得到了微致动器振动响应的非共振解析解.在已知磁化强度情况下,讨论了温度和预应力对振动响应的影响,并得到了位移响应随温度变化的系数;解出由于超磁致伸缩材料非线性而产生的亚谐共振解,讨论了温度对共振因子的影响.仿真结果表明,超磁致伸缩材料的磁-力-热耦合非线性对微...     

时域介电谱及其慢响应的应用

简述介电谱领域的测量方法，重点介绍时域介电谱的描述方法及其应用，说明慢响应将成为研究物质中微观运动信息的有力手段。     

基于模糊-PID的飞机平尾舵机伺服系统动态仿真

以飞机平尾舵机伺服控制系统为研究对象,基于控制理论建立了系统的数学模型,针对被控对象非线性和时变性的特点,应用模糊控制理论,提出了模糊-PID控制策略,设计了模糊-PID控制器,并将其与常规PID控制、P控制进行比较论证,在单位阶跃信号的作用下,运用simulink对系统模型进行仿真,结果表明：模糊-PID控制与常规PID控制、P控制相比,具有实时性好、响应速度快和抗干扰能力强等特点,具有模糊控制和PID控制的双重优点,具有很好的动态特性,提高了系统的综合性能,获得了良好的控制效果,较好地满足了系统的控制要求。     

电控喷油器压电堆执行器位移波动及其控制技术

压电堆执行器的位移影响着喷油器的针阀开闭性能,通过试验发现压电堆执行器的位移波动位置,分析了引起位移波动的因素.运用ABAQUS有限元软件建立了压电堆执行器的仿真模型,分析了压电堆执行器在不同时间下的位移变化,说明了压电元件的惯性是压电堆执行器在膨胀和收缩阶段产生位移波动的原因,提出了液压吸振和电压优化的方法减小压电堆执行器的位移波动.测试试验结果表明选择合适的耦合腔容积只能一定程度上减少位移波动,梯形电流控制方法可明显减小位移波动.