聚吡咯導(dǎo)電聚合物驅(qū)動(dòng)器力學(xué)性能分析.pdf

1、導(dǎo)電聚合物（Conducting polymers縮寫為CPs）是由電性能和力學(xué)性能復(fù)合產(chǎn)生的一類極具發(fā)展?jié)摿Φ墓δ軓?fù)合材料。因具有能耗小、質(zhì)輕、驅(qū)動(dòng)電壓小、生物相容性、柔韌性好等優(yōu)異特性，在仿生機(jī)器人和生物醫(yī)學(xué)設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用前景。本文以聚吡咯（PPy）為驅(qū)動(dòng)材料的導(dǎo)電聚合物作為研究對(duì)象，依據(jù)導(dǎo)電聚合物驅(qū)動(dòng)器的工作原理，參考驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)尺寸，針對(duì)自制的彎曲型導(dǎo)電聚合物驅(qū)動(dòng)器搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，研究其彎曲運(yùn)動(dòng)特性。本文的主要研究?jī)?nèi)容為：

2、r>　　1、提出了兩種建模方法：線性梁理論方法（分析方法）和基于熱力學(xué)類比的有限元分析方法（黑箱方法），并且通過這兩種方法分別建立了導(dǎo)電聚合物驅(qū)動(dòng)器的等效懸臂梁力學(xué)模型和有限元分析模型。
　　2、通過對(duì)不同長度的驅(qū)動(dòng)器施加（0 V~1.0 V）低電壓，測(cè)量其頂端彎曲變形量；通過研究驅(qū)動(dòng)器的彎曲位移與電壓、力與電壓的關(guān)系，建立電壓與等效均布載荷、電壓與應(yīng)變的線性函數(shù)關(guān)系以及電壓與半徑的指數(shù)函數(shù)關(guān)系，并且計(jì)算出合理的等效彎矩值；通過對(duì)

3、驅(qū)動(dòng)器10等分，驗(yàn)證了各等分點(diǎn)處的實(shí)測(cè)值與理論值的最大偏差對(duì)驅(qū)動(dòng)器的正常工作影響比較??；通過分析驅(qū)動(dòng)器彎曲位移與電壓的關(guān)系及位移與頻率的關(guān)系，建立電—機(jī)械轉(zhuǎn)換模型，并且得出導(dǎo)電聚合物驅(qū)動(dòng)器的電致伸縮特性具有頻率低通性。
　　3、提出了一種驗(yàn)證力學(xué)模型的實(shí)驗(yàn)方法。在距離驅(qū)動(dòng)器的頂端1 mm處固定微型磁鐵，通過驅(qū)動(dòng)器舉起其自身重量約為5倍的重物移動(dòng)2.71 mm，驗(yàn)證了驅(qū)動(dòng)器頂端可以承受力，同時(shí)表明了該方法是可行的。
　　4、通