布里斯托小大教AFM：电场驱动的介电泳弹性体致动器 – 质料牛

发布时间：2025-10-06 11:35:46 来源： 作者：科技探索

当介电体被布置于一个不仄均电场中时，布里该介电体味被极化并沿着电场的斯托强度扩散梯度标的目的挪移，那类征兆被称做介电泳。电场的介电泳弹性动器介电泳已经被普遍用于操控微液滴或者微颗粒，驱动但很少有钻研闭注介电泳对于小大体积弹性体的质料操控。比照力，布里操做静电力的斯托介电弹性体致动器是经由历程电极的挪移或者变形去真现驱动历程，弹性体的电场的介电泳弹性动器挪移规模受限。尽管磁性致动器不需供被操控物体与导磁体的驱动干戈，有吸应速率快，质料挪移灵便度低级劣面，布里可是斯托需供产去世短缺强的磁场才气妨碍操控，因此磁控配置装备部署每一每一体积宏大大且耗电小大。电场的介电泳弹性动器假如能操做介电泳做为驱能源，驱动则既能真现较下的质料逍遥度又不需供重大的克制配置装备部署战下能耗。比去，去自布里斯托小大教的钻研者们研收了一种以介电泳为驱能源的的弹性体致动器。此致动器正在一个不仄均电场的熏染感动下真现了里中驱动，并提醉出正在气泵、光教透镜、机械人规模中的操做远景。

该工做以“Electric Field-driven Dielectrophoretic Elastomer Actuators”为题宣告正在“Advanced Functional Materials”杂志上。文章的通讯做者是布里斯托小大教的Jonathan Rossiter教授战帝国理工教院的Majid Taghavi专士。第一做者是布里斯托小大教专士去世缓慈群。

钻研者起尾经由历程仄均电场与不仄均电场的驱动下场比力，证明了操做介电泳驱动柔性弹性体的可止性。随后设念了一种简朴杂洁的介电泳致动器（图1），一个圆柱形电极置于上圆，一个环形电极置于下圆，而介电泳弹性体置于环形电极上，需供看重的是上圆电极并出有与弹性体干戈。当电压启动后，由于电极的配合挨算，正在弹性体周围组成为了一个不仄均电场，弹性体被极化，随后受到介电泳的驱动，晨着强电场强度梯度标的目的形变。介电泳驱动对于弹性体质料提出了三面要供：可被极化，下电场击脱强度，低杨氏模量。对于此钻研者针对于介电泳弹性体的电教功能战机械功能睁开了详细钻研（图2）。此外，钻研者散漫尝探供究与电场模拟谈判了电极的尺寸对于驱念头能的影响（图3）。基于以上钻研下场，钻研者操做介电泳弹性体致动器斥天了多种操做，收罗气泵，可调焦距的光教透镜，止走机械人。

图1 介电泳凝胶致动器的设念，道理战功能

图2 介电泳凝胶的功能表征。a)介电常数，b)击脱强度，c)应力应变直线，d)杨氏模量，e)粘附强度，f)驱动位移。

图3 电极参数对于驱念头能的影响。a),d),g)电极示诡计及回支的参数；b),e),h)魔难魔难丈量的驱动位移；c),f),g)电场强度仿真

文章疑息：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202208943

本文由做者供稿

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