介电弹性体发电的基本原理及在分布式发电中的应用

论述介电弹性体发电的基本原理、目前的研究情况及应用前景.作为发电材料,介电弹性体与其他发电材料比较,其具有材料价格便宜、容易制造且质地柔顺,特别适合于诸如利用风及海浪等大动作进行发电的场合.     

波浪能捕获及发电装置研究进展与技术分析

针对目前波浪能发电成本高、结构复杂、能量转换效率低等问题,对波浪能发电的基本原理、新型发电装置及相关新技术进行了研究。具体对直线电磁型、压电型和电活性聚合物型波浪能发电装置进行了总结和分析,探究了点吸式、振荡水柱式、振荡摇摆式和筏式等波浪能捕获装置的工作原理、优缺点、适用场合和应用前景,特别对新型的波浪能发电技术—介电弹性体发电机进行了分析和探究;同时对波浪能发电技术的进一步发展提出了建议。研究结果表明,对比其他方式的波浪能捕获装置,基于介电弹性体的波浪能装置发电成本更低,结构更加简单,能量转换效率更高。     

基于多孔PDMS薄膜介电层的柔性压力传感器

提出一种基于多孔弹性体薄膜介电层的电容式压力传感器。该多孔弹性体薄膜是由液体相位分离原理制作而成。首先将去离子水与聚二甲基硅氧烷(PDMS)以一定比例均匀混合,随后将溶剂蒸发后形成多孔复合弹性薄膜。以ITO为电极材料,PET为柔性基底,多孔弹性体薄膜为介电层,将两电极面对面层压封装,得到电容式柔性压力传感器。由于均匀孔结构的存在,薄膜介电层在压力作用下能发生较大形变。研究结果表明,基于多孔薄膜介电层的压力传感器的灵度为0.58 kPa~(-1),具有良好的稳定性和重复性;传感器阵列能够准确地检测表面压力分布。制作的柔性压力传感器具有高灵敏度、低成本的特点,可用于人机交互界面、电子皮肤传感和细微压力变化监控等方面。     

介电弹性体研究前沿及其演化的可视化分析

针对目前介电弹性体材料的相关研究进展问题,运用信息可视化技术对近十年的相关文献进行了研究。以"dielectric elastomer"为主题词对Web of Science的SCI核心数据库进行了检索,利用CiteSpace信息可视化软件对数据进行了计量分析,对介电弹性体文献-共引网络图谱和文献-突现词共引混合图谱进行了绘制,对介电弹性体研究演进进行了梳理,对介电弹性体研究的前沿热点进行了归纳。归纳结果表明:介电弹性体材料领域正处于大发展时期,中美两国在该领域的科研投入较多,得到了3篇有显著影响力的关键节点文献,对介电弹性体材料在组成、性能和方法这3个方面的研究具有重要的意义。     

新型电致活化材料—介电弹性体的驱动特性研究

为解决微型致动器、人造肌肉、仿生机器人等新型科技研究领域短缺问题,将电活性聚合物材料—介电弹性体应用于新型驱动器研究中,开展了对弹性体材料驱动特性的相关分析.通过实验研究了影响E-ACE材料激活区(电极涂层区域)面积应变的主要因素,以寻找激活区面积应变和这些影响因素之间的关系,进而根据它们之间的关系确定能获得所需激活区...     

介电弹性体机电性能测试系统的研制

为了能更安全高效地测试介电弹性体的变形和应变,建立了一种介电弹性体机电性能测试系统。首先设计双向材料预拉伸机构,实现对介电弹性体薄膜进行精确的双向预拉伸,接着使用AVR单片机编写的PWM程序给介电弹性体中心的圆形电极区域逐步施加高电压,再使用高性能工业数字摄像机对介电弹性体薄膜的变化进行实时采集。最后用MATLAB编写的程序分别打开各次采集的图像,对所采集图像进行诸如灰度图、二值化、边缘提取、形态学处理等加工,获得介电弹性体中心的圆形电极区域图像面积的变化量,从而得到介电弹性体的机电特性曲线。     

基于微半球结构液态金属弹性体的柔性电容式压力传感器

为了提高电容式传感器的灵敏度,设计了基于微半球结构液态金属弹性体柔性电容式压力传感器.该传感器以液态金属(LM)和弹性体(Ecoflex 00-30)作为介电层材料,采用模板法构建出微半球结构弹性体表面,选用柔性印刷电路板(FPCB)作为传感器上下电极.研究分析了微半球结构和液态金属填料体积分数对传感器灵敏度的影响.实...     

介电弹性体隔振平台设计与多物理场耦合仿真分析

针对航空航天等领域轻质结构的隔振问题,考虑到隔振性能和可靠性的要求,设计了一种介电弹性体半主动隔振平台,并结合自由能理论建立了该隔振系统的机电耦合动力学参激振动微分方程.将介电弹性体材料力电耦合模拟材料子程序(UMAT)嵌入Abaqus非线性有限元分析软件,进行多物理场耦合仿真分析,分析介电弹性体半主动隔振系统共振频率...     

基于介电弹性体的旋转步进柔性驱动器

为了适应未来小型自动化机器的驱动需求,设计并实现了一种基于单层介电弹性体薄膜的旋转步进柔性驱动器。相对于传统双轴拉伸装置,自制的八爪拉伸装置使介电弹性体薄膜的预拉伸更均匀。测试了不同预拉伸量下介电弹性体驱动器的最大形变量,确定了制作驱动单元所需的介电弹性体薄膜最佳的预拉伸量。最终通过合理的设计将棘轮机构和驱动单元相结合实现了旋转步进柔性驱动。由于介电弹性体驱动器存在迟滞现象,导致驱动器的步进频率会随着负载质量的增大而减小。通过调节驱动信号的频率,可以改变驱动器的负载能力及步进频率。试验结果表明,当驱动电压为4.53 kV,空载时驱动器步进频率最高可达2.3 Hz;负载时,最大负载为263 g,即峰值扭矩为13.15 mN·m,此时步进频率降至0.22 Hz。     

纯剪切模式介电弹性体发电机发电特性

为研究介电弹性体发电机的发电特性,基于COMSOL有限元软件建立了在纯剪切拉伸方式下的介电弹性体发电机有限元仿真机电耦合模型。该模型基于Yeoh超弹性材料本构,同时耦合发电机膜内静电力,根据可变电容理论对发电机电容变化及发电效果进行研究。设计了可Y向预拉伸的纯剪切拉伸装置,并在不同预拉伸条件下对发电机薄膜样本进行了拉伸实验,分析了其电容变化及发电效果。对比了仿真数据与实验结果,仿真模型的电容变化与实验测得的电容变化情况基本吻合,仿真模型一个周期内的输出电压变化与实验测得的电压变化基本吻合。实验及仿真结果表明,在相同的拉伸条件下,Y向预拉伸增大了初始电容及电容变化速率,且当Y向预拉伸λ=1时的上升电压为83V,而λ=2时的上升电压达到252V,改善了发电性能。本文提出的介电弹性体发电机新的研究方法为发电机样机设计提供了新的思路。     

国产电火花机床混粉加工试验研究

介绍利用国产普通电火花机床进行混粉电火花加工的试验研究。结果表明 ,混粉电火花加工不但能显著改善加工表面粗糙度 ,而且能显著提高加工效率     

单层带通FSS的带内传输损耗机理

阐述了平面波在无限平面单层频率选择表面(FSS)中的带内损耗机理,区分失配损耗和介质损耗,基于模分析法研究了诸多因素对损耗特性的影响.介质有耗时,TE波大入射角下损耗最大;阵列分布或单元缝隙影响带宽的同时,介质损耗与带宽总是呈相反的趋势;单侧介质加载的带内传输损耗主要是由介质损耗还是带内反射所致取决于介质厚度,但任何厚度的介质覆盖均比衬底时的带内反射要小;对称加载时则主要为介质损耗,且低于单侧加载.     

微波陶瓷介质谐振器优选组合检测法

微波介质陶瓷材料的介电性能主要由3个参数表示:介电常数、介质损耗和谐振频率温度系数.本文优选组合了3种检测介质谐振器方法:短路型介质谐振器轴向的短路界面测定方便准确,用于测量微波介质陶瓷材料的相对介电常数;开路型平行板与介质谐振器无直接接触,用于测量介质损耗系数;自行研制的旋转开放腔,可同时放置多个样品,加快温度系数的测量速度.3个参数采用3种不同测试法,充分应用了不同测试法各自的优势,满足微波介质陶瓷材料介电常数跨度大、介质损耗低、温度系数快速测量的需求,可得到精确、快速的测试效果.     

EDM混粉工作液国产化研究

利用国产铝粉作为混粉工作液的粉末添加剂,进行混粉电火花加工试验研究。结果表明,国产铝粉用于混粉电火花加工对于改善加工质量和提高加工效率都具有明显效果。     

介质反射光栅中多层膜计算的研究

介绍了采用增强透射矩阵进行计算的严格耦合波方法,将这种方法应用到介质反射光栅的多层膜计算中。通过与商用软件计算结果的对比,证明这种计算方法的计算结果是准确可信的。与已有的计算方法比较,该方法简化了介质反射光栅的计算工作。     

Control of the dielectric microrods rotation in liquid by alternating current electric field

Microfluidics is a promising system for the manipulation of micro-nano particles and fluids. In this platform, alternating current （AC） electric field is usual an effective tool for the general particles control. However, traditional work paid more attention on the regular spherical particles with no obvious distinction when rotating, resulting in imprecise rotation speed calculation. In essence, non-spherical especially biocompatible particles are not only important for biology application but also significant for obtaining accurate rotating results. Hence, in this paper, SU-8, one of the most biocompatible materials was selected as the manipulation object. AC electric field is employed to rotate SU-8 microrods, in order to obtain a controllable rotation angle for both the accurate experimental results and biosensor applications. Firstly, Clausius-Mossotti（CM） factors frequency spectra with different surface conductance and medium conductivities are presented, thereby the theoretical formula is carried out, including both the torque and rotation velocity expressions of SU-8 microrods. Moreover, simulations for the electric field distribution are developed, indicating the rotating direction. Secondly, the quadrupole electrodes are used to generate rotating electric field, and the electrorotation of SU-8 microrods in different medium is carried out, showing that the particles rotate in the opposite direction of the electric field, meanwhile, the peak frequency increases with the conductivity increases. Finally, the experimental results are discussed and compared with theoretical analysis, and the comparison result shows that they have a good agreement. This work proposes an effective and controllable method to rotate microrods, showing extend application potentials in microelectronics and biosensors.     

混粉电火花镜面加工试验研究

利用自行研制的混粉电火花镜面加工装置，对混粉电火花镜面加工影响因素、加工表面性能等进行了深入研究，找出了粉末特性、工件材料、粉末浓度及放电参数等对混粉电火花镜面加工后表面质量的影响规律，给出了合理的混粉电火花镜面加工工艺条件。以文中确定的加工工艺条件进行锻造和压铸模具的混粉电火花镜面加工应用，结果表明，混粉电火花镜面加工技术能够提高模具制造质量、降低工人劳动强度和缩短模具制造周期。     

绝缘纸板干燥过程微水分检测机理与试验

绝缘纸板中的微水分对电力变压器的使用寿命有严重影响,因此,实时精确监测绝缘纸板微水分含量对于电力变压器的生产具有重要意义.由于绝缘纸板微水分含量的变化必然引起材料介电性能的变化,对介电性能进行检测即可有效检测微水分含量的变化.文中采用边缘场电容传感器技术研究绝缘纸板介电性能的变化过程.分析了频率对电容传感器检测信号的影响因素.通过对绝缘纸板的介电极化和介电损耗的研究,提出了频率对电信号影响的理论模型.根据试验数据和介电谱曲线,建立了无油绝缘纸板内的水分质量分数与复介电常数关系的数学模型.     

基于介电常数法的油液监测

提出了基于介电常数法的油液监测方法,分析了介电常数法油液监测的原理,通过试验研究了润滑油的主要理化指标与其介电常数之间的变化规律.结果表明,影响润滑油介电常数的主要理化指标是水分、酸值和金属磨粒;介电常数作为润滑油的劣化评价指标是可行的.     

高电压环氧树脂浇注电力变压器局放分析与改善

为提高高电压环氧树脂浇注电力变压器在长期运行时的可靠性,通过对影响变压器长期运行可靠性的绝缘介质局部放电产生原理进行分析,以及对不同结构多种产品的局部放电进行测试、分析,提出了产生局部放电的主要原因,阐述了改善的方法和应用效果。