电活性聚合物致动器机电响应特性研究

摘要

电活性聚合物(EAP)致动器是一类极具发展潜力的智能材料.通过对尺寸为10 mm×2 mm离子型聚吡咯致动器施加阶跃电压、方波、正弦波、斜波电压,研究分析致动器位移响应与驱动电压波形、幅值和频率的关系.阶跃电压下,致动器位移响应经过5s左右达到稳定状态,仅1 V驱动电压就可使致动器稳态弯曲位移变化值达2.22 mm.在幅值为±1 V方波驱动电压下,致动器稳定状态位移变化值则为1.96 mm.试验结果表明:驱动电压增加,迁进迁出致动聚合物层的离子增多引起聚合物层的氧化还原加剧,致动器位移响应滞后于驱动电压变化;其位移响应幅值随驱动电压增加而增大,呈线性关系.当驱动电压波形与幅值相同时,致动器位移变化幅值随驱电压频率的增高而减小,且呈非线性关系.该致动器机电响应特性试验为微阀、微型机器人、生物医学设备、人工肌肉、电化学传感器、贮能材料等领域的实际应用提供了理论参考.