Definizione. Cosa significa dielettrico?

Un materiale dielettrico è un tipo di isolante che si polarizza quando entra in contatto con un campo elettrico. Può facilmente mantenere un campo elettrostatico anche se non è un conduttore di elettricità. Tali materiali sono utilizzati in molti luoghi, come nei condensatori e nelle stazioni radio e per le linee di trasmissione in radiofrequenza. Può anche essere utilizzato per immagazzinare energia se impostato correttamente. La maggior parte di questi materiali è di natura solida, ma alcuni liquidi e gas hanno anche proprietà dielettriche.

Un esempio di tale gas è l'aria secca, ed esempi di dielettrici solidi includono mica, ceramica, plastica e vetro. L'acqua distillata è un liquido dielettrico. Poiché i materiali dielettrici non sono conduttori, le cariche elettriche non fluiscono normalmente attraverso di essi quando sono a contatto con un campo elettrico. Le accuse in realtà non fluiscono, ma si spostano leggermente dalla loro posizione originale. Questo porta alla polarizzazione dielettrica. Ciò fa sì che la carica positiva nel materiale vada nella direzione del campo elettrico e le cariche negative vadano nella direzione opposta.

Perché testare le scarpe dielettriche

Così, campo elettrico viene creato nel materiale stesso e riduce il campo complessivo del materiale. Se le molecole di un materiale sono debolmente legate, allora si riorganizzano anche in base ai loro assi di simmetria. Un'altra proprietà importante dei materiali dielettrici è che non perdono energia sotto forma di calore mantenendo un campo elettrostatico. Questa proprietà si manifesta in alcuni materiali, che consente di creare condensatori a tutti gli effetti.

I materiali adattivi velocissimi cambiano le loro proprietà quando vengono applicati campi elettrici o magnetici. Questi effetti possono essere utilizzati per progettare accoppiamenti intelligenti, strumenti di presa, guarnizioni e sensori. Alla Fiera di Hannover. La tecnologia strutturale adattiva è vista come la tecnologia chiave per i sistemi meccatronici con sistemi di materiali attivi, che possono essere modificati e regolati in base alle condizioni dell'applicazione. I fluidi magnetoreologici formano, ad esempio, in una sospensione liquida di olio o poliglicole, quando viene attivato un campo magnetico, lunghe catene di piccoli dipoli di dimensioni micrometriche di particelle di ferro sferiche.

Questo porta a un corpo semisolido, che, a seconda della forza campo magnetico riproduce la riproducibilità della sua consistenza. In questo modo si possono raggiungere sollecitazioni di taglio fino a mille volte superiori. stato normale. Utilizzati negli ammortizzatori e negli ammortizzatori, i fluidi magnetoreologici riducono il rumore e le vibrazioni nei veicoli. I giunti adattivi sono adatti alla costruzione di macchine e impianti. Il liquido si solidifica e lega insieme i due alberi. Disabilitato disattivando il campo magnetico.

Come usare i bot

Così, i cuscini racchiudono gli oggetti da catturare. Se succede da entrambe le parti, uova crude, occhiali e grezzi possono essere trasportati senza cambiare utensile. Pertanto, questo metodo è particolarmente adatto per la produzione di piccole serie e prototipi.

Oltre ai liquidi, esistono anche elastomeri regolabili magneticamente. Qui il film si espande sotto l'azione di un campo magnetico. Questo può essere utilizzato come materiale di tenuta intelligente o in una nuova valvola: poiché la pellicola si espande continuamente in un campo magnetico, la distanza dell'anello cambia, consentendo movimenti più complessi e sensibili rispetto alle valvole convenzionali.

Un'altra area di ricerca nella regione di Würzburg sono gli attuatori in elastomero dielettrico. Sono costituiti da film elastomerici molto sottili, molto flessibili e altamente estensibili, sopra e sotto i quali sono depositati gli elettrodi. Se viene applicata una tensione tra i due elettrodi, gli elettrodi raggiungono elettrostaticamente la lamina, diventando più sottili e più larghi.

Il nostro laboratorio aziendale

Fisicamente parlando, la pressione elettrostatica di Maxwell agisce, cioè relazione proporzionale tra il quadrato dell'intensità del campo elettrico e la sollecitazione meccanica. In questo modo è possibile generare movimenti relativamente forti e movimenti rapidi fino a 100 Hz.

Gli attuatori polimerici potrebbero sostituire la tecnologia di azionamento

Limitato da piccole ampiezze può essere ottenuto molto di più alte frequenze. Pieghevole, tale unità si espande nella direzione assiale della pila. Il singolo film può trasmettere solo piccole forze. L'obiettivo è costruire un attuatore lineare che operi ad alta densità di energia molto rapidamente e, a differenza degli attuatori elettromagnetici, non richieda elementi di terre rare.

Al contrario, i sensori capacitivi flessibili possono essere realizzati utilizzando lo stesso approccio dei materiali in grado di misurare forze, pressioni o deformazioni. In questo modo si ottiene un semplice sensore di deformazione in grado di misurare gli stati di deformazione.

Le applicazioni adattive offrono un grande potenziale per l'energia eolica o idroelettrica

La sensibilità viene regolata in base alla composizione del materiale. Una combinazione di materiali diversi può anche essere utilizzata per creare una fonte di alimentazione che attinge energia dalle vibrazioni di macchine, impianti o altri componenti e genera elettricità. "In queste applicazioni, vediamo un grande potenziale per i generatori che utilizzano energia eolica o idroelettrica", ha spiegato Böse.

Regole per il funzionamento delle barche dielettriche

I robot morbidi fanno bene molte cose, ma non sono esattamente noti per la loro velocità. I muscoli artificiali che si muovono in robot morbidi chiamati attuatori tendono a fare affidamento su sistemi idraulici o pneumatici, ma sono lenti a rispondere e difficili da immagazzinare.

Gli elastomeri dielettrici, materiali morbidi con buone proprietà isolanti, possono offrire un'alternativa agli attuatori pneumatici, ma attualmente richiedono circuiti complessi e inefficienti per fornire alta tensione, nonché componenti rigidi per mantenere la loro forma.

"Riteniamo che questo potrebbe essere il Santo Graal della robotica morbida", ha affermato Mishu Duduta, studente di dottorato e primo autore dell'articolo. L'elettricità è facile da immagazzinare e consegnare, ma comunque campi elettrici richieste per le unità di potenza nei robot morbidi erano troppo elevate. Questa ricerca risolve molti problemi nel controllo regolare riducendo la tensione di azionamento e aumentando la densità di energia eliminando i componenti duri.

Duduta è coautore dell'articolo insieme a Robert Wood, Charles Reeve Professor of Engineering and Applied Sciences, e David Clark, Tarra Materials Family Professor. Le proprietà aggiuntive di questi due materiali hanno consentito al nuovo dispositivo di superare le prestazioni degli attuatori in elastomero dielettrico standard.

La maggior parte degli elastomeri dielettrici ha un raggio di movimento limitato e deve essere prestirata e fissata a un telaio rigido. È un nastro biadesivo adesivo, quindi possono aderire bene l'uno all'altro e agli elettrodi. Per gli elettrodi, l'apparecchiatura ha sostituito il grasso di carbonio, comunemente usato come elettrodo negli elastomeri dielettrici, con un tappeto di sottili nanotubi di carbonio. I nanotubi non aumentano la rigidità dell'elastomero né diminuiscono la densità di energia, il che significa che l'elastomero può allungarsi e fornire una resistenza significativa.

Il team ha fabbricato un elastomero sopra l'altro, creando un sandwich di elastomero, elettrodo, elastomero, elettrodo e così via. In questo modo ogni elettrodo ottiene un duplice utilizzo, in grado di alimentare l'elastomero in alto e in basso. "La tensione richiesta per guidare gli elastomeri dielettrici è direttamente correlata allo spessore del materiale, quindi devono rendere l'elastomero dielettrico il più sottile possibile", ha affermato Duduta. Ma gli elastomeri molto sottili sono fragili e non possono dare forza.

L'elastomero multistrato è molto più affidabile e può fornire una forza significativa. L'importanza di questo lavoro risiede nel fatto che la combinazione di materiali e lavorazione ci consente di superare due dei limiti tecnici esistenti degli elastomeri dielettrici: la necessità di alta tensione e pre-stretch, ha detto Clarke.

Caratteristiche delle scarpe dielettriche

Questo tipo di attuatore può essere utilizzato in qualsiasi cosa, dai dispositivi portatili alle pinze morbide, strumenti chirurgici laparoscopici, robot completamente morbidi o muscoli robotici artificiali più complessi. La recitazione è uno dei problemi più difficili della robotica, ha detto Wood. La stragrande maggioranza dei robot moderni si basa su motori rotativi elettromagnetici convenzionali. Nei casi in cui non possiamo utilizzare questo tipo di motore, come nei robot morbidi, ci sono diverse alternative per un azionamento ad alte prestazioni.