Kahulugan. Ano ang ibig sabihin ng dielectric?

Ang dielectric na materyal ay isang uri ng insulator na nagiging polarized kapag nakipag-ugnayan ito sa isang electric field. Madali itong mapanatili ang isang electrostatic field kahit na ito ay hindi isang conductor ng kuryente. Ang mga naturang materyales ay ginagamit sa maraming lugar, tulad ng sa mga capacitor at istasyon ng radyo, at para sa mga linya ng paghahatid ng dalas ng radyo. Maaari rin itong magamit upang mag-imbak ng enerhiya kung nai-set up nang tama. Karamihan sa mga materyales na ito ay solid sa kalikasan, ngunit ang ilang mga likido at gas ay mayroon ding mga dielectric na katangian.

Ang isang halimbawa ng naturang gas ay tuyong hangin, at ang mga halimbawa ng solid dielectrics ay kinabibilangan ng mica, ceramics, plastic, at salamin. Ang distilled water ay isang dielectric na likido. Dahil ang mga dielectric na materyales ay hindi konduktor, ang mga singil sa kuryente ay hindi normal na dumadaloy sa kanila kapag sila ay nakikipag-ugnayan sa isang electric field. Ang mga akusasyon ay hindi talaga dumadaloy, ngunit bahagyang lumilipat mula sa kanilang orihinal na posisyon. Ito ay humahantong sa dielectric polarization. Ito ay nagiging sanhi ng positibong singil sa materyal na pumunta sa direksyon ng electric field at ang mga negatibong singil ay pumunta sa tapat na direksyon.

Bakit subukan ang mga dielectric na sapatos

kaya, electric field ay nilikha sa materyal mismo at binabawasan ang pangkalahatang larangan ng materyal. Kung ang mga molekula ng isang materyal ay mahinang nakagapos, pagkatapos ay muling ayusin nila ang kanilang mga sarili batay sa kanilang mga palakol ng mahusay na proporsyon. Ang isa pang mahalagang pag-aari ng mga dielectric na materyales ay hindi sila nawawalan ng enerhiya sa anyo ng init sa pamamagitan ng pagpapanatili ng isang electrostatic field. Ang ari-arian na ito ay ipinahayag sa ilang mga materyales, na nagbibigay-daan sa iyo upang lumikha ng ganap na mga capacitor.

Ang mga materyal na adaptive na mabilis sa kidlat ay nagbabago ng kanilang mga katangian kapag inilapat ang mga electric o magnetic field. Magagamit ang mga epektong ito para magdisenyo ng mga smart coupling, gripping tool, seal, at sensor. Sa Hannover Fair. Ang adaptive structural technology ay nakikita bilang ang pangunahing teknolohiya para sa mechatronic system na may aktibong material system, na maaaring baguhin at ayusin ayon sa mga kondisyon ng aplikasyon. Ang mga magnetorheological fluid ay nabubuo, halimbawa, sa isang likidong langis o polyglycol na suspensyon, kapag ang isang magnetic field ay naka-on, mahahabang chain ng micrometer-sized na maliliit na dipoles ng spherical iron particle.

Ito ay humahantong sa isang semi-solid na katawan, na, depende sa puwersa magnetic field reproduces ang reproducibility ng consistency nito. Sa ganitong paraan, maaaring makamit ang shear stresses hanggang sa isang libong beses na mas mataas. normal na estado. Ginagamit sa mga shock absorbers at damper, ang magnetorheological fluid ay nagpapababa ng ingay at vibration sa mga sasakyan. Ang mga adaptive coupling ay angkop para sa pagtatayo ng mga makina at halaman. Ang likido ay nagpapatigas at nagbubuklod sa dalawang baras. Hindi pinagana sa pamamagitan ng pag-off sa magnetic field.

Paano gamitin ang mga bot

Kaya, ang mga unan ay nakapaloob sa mga bagay na kukunan. Kung nangyari ito sa magkabilang panig, hilaw na itlog, ang mga salamin sa mata at mga blangko ay maaaring dalhin nang hindi nagpapalit ng mga kasangkapan. Samakatuwid, ang pamamaraang ito ay partikular na angkop para sa maliliit na serye at paggawa ng prototype.

Bilang karagdagan sa mga likido, mayroon ding mga magnetically adjustable elastomer. Dito lumalawak ang pelikula sa ilalim ng pagkilos ng isang magnetic field. Ito ay maaaring gamitin bilang isang matalinong materyal ng sealing - o sa isang bagong balbula: habang ang pelikula ay patuloy na lumalawak sa isang magnetic field, nagbabago ang gap ng singsing, na nagbibigay-daan para sa mas kumplikado at sensitibong mga paggalaw kaysa sa mga nakasanayang balbula.

Ang isa pang lugar ng pananaliksik sa rehiyon ng Würzburg ay dielectric elastomer actuators. Binubuo ang mga ito ng napakanipis, napaka-flexible at lubos na nababanat na mga elastomeric na pelikula, sa itaas at ibaba kung saan ang mga electrodes ay idineposito. Kung ang isang boltahe ay inilapat sa pagitan ng dalawang electrodes, ang mga electrodes electrostatically electrolytically maabot ang foil, nagiging thinner at mas malawak.

Laboratory ng aming kumpanya

Sa pisikal na pagsasalita, kumikilos ang electrostatic pressure ni Maxwell, i.e. proporsyonal na relasyon sa pagitan ng parisukat ng lakas ng electric field at mekanikal na stress. Sa ganitong paraan, maaaring mabuo ang medyo malalakas na paggalaw at hanggang 100 Hz mabilis na paggalaw.

Maaaring palitan ng mga polymer actuator ang teknolohiya ng drive

Limitado ng maliliit na amplitude ay maaaring makamit ng higit pa mataas na frequency. Natitiklop, lumalawak ang naturang drive sa direksyon ng ehe ng stack. Ang indibidwal na pelikula ay maaari lamang magpadala ng maliliit na puwersa. Ang layunin ay upang bumuo ng isang linear actuator na gumagana sa mataas na density ng enerhiya nang napakabilis at, hindi tulad ng mga electromagnetic actuator, ay hindi nangangailangan ng mga bihirang elemento ng lupa.

Sa kabaligtaran, ang mga flexible capacitive sensor ay maaaring gawin gamit ang parehong mga materyal na diskarte na maaaring masukat ang mga puwersa, presyon, o mga strain. Sa ganitong paraan, ang isang simpleng sensor ng strain ay nakuha na maaaring masukat ang mga estado ng strain.

Ang mga adaptive na application ay nag-aalok ng malaking potensyal para sa hangin o hydropower

Ang sensitivity ay nababagay ayon sa komposisyon ng materyal. Ang kumbinasyon ng iba't ibang mga materyales ay maaari ding gamitin upang lumikha ng pinagmumulan ng kuryente na kumukuha ng enerhiya mula sa mga vibrations ng mga makina, halaman o iba pang mga bahagi at bumubuo ng kuryente. "Sa mga application na ito, nakikita namin ang malaking potensyal para sa mga generator na gumagamit ng hangin o hydropower," paliwanag ni Böse.

Mga panuntunan para sa pagpapatakbo ng mga dielectric na bangka

Ang mga malalambot na robot ay gumagawa ng maraming bagay nang mahusay, ngunit hindi eksaktong kilala sa kanilang bilis. Ang mga artipisyal na kalamnan na gumagalaw sa malambot na mga robot na tinatawag na actuator ay may posibilidad na umasa sa mga hydraulic o pneumatic system, ngunit mabagal na tumugon at mahirap itabi.

Ang mga dielectric elastomer, malambot na materyales na may mahusay na mga katangian ng insulating, ay maaaring mag-alok ng alternatibo sa mga pneumatic actuator, ngunit kasalukuyang nangangailangan ng kumplikado at hindi mahusay na circuitry upang maghatid ng mataas na boltahe, pati na rin ang mga matibay na bahagi upang mapanatili ang kanilang hugis.

"Naniniwala kami na maaaring ito ang banal na kopita ng malambot na robotics," sabi ni Mishu Duduta, mag-aaral ng PhD at unang may-akda ng papel. Ang kuryente ay madaling iimbak at ihatid, ngunit gayon pa man mga electric field na kinakailangan para sa mga power drive sa malambot na mga robot ay masyadong mataas. Nilulutas ng pananaliksik na ito ang maraming problema sa maayos na kontrol sa pamamagitan ng pagbabawas ng boltahe ng drive at pagtaas ng density ng enerhiya habang inaalis ang mga matitigas na bahagi.

Si Duduta ay co-author ng papel kasama si Robert Wood, Charles Reeve Professor ng Engineering at Applied Sciences, at David Clark, Tarra Materials Family Professor. Ang mga karagdagang katangian ng dalawang materyales na ito ay pinahintulutan ang bagong aparato na lumampas sa karaniwang dielectric elastomer actuator.

Karamihan sa mga dielectric elastomer ay may limitadong hanay ng paggalaw at dapat na paunang iunat at ikabit sa isang matibay na frame. Ito ay isang malagkit na double-sided tape, kaya maaari silang magkadikit nang maayos sa isa't isa at sa mga electrodes. Para sa mga electrodes, pinalitan ng kagamitan ang carbon grease, na karaniwang ginagamit bilang isang elektrod sa mga dielectric elastomer, na may banig ng manipis na carbon nanotubes. Hindi pinapataas ng mga nanotubes ang higpit ng elastomer o binabawasan ang density ng enerhiya, ibig sabihin, ang elastomer ay maaaring mag-stretch at magbigay ng makabuluhang lakas.

Ang koponan ay gumawa ng isang elastomer sa ibabaw ng isa pa, na lumilikha ng isang sandwich ng elastomer, electrode, elastomer, electrode, at iba pa. Sa ganitong paraan, ang bawat elektrod ay nakakakuha ng dalawahang paggamit, na makakapag-feed sa elastomer pataas at pababa. "Ang boltahe na kinakailangan upang himukin ang mga dielectric elastomer ay direktang nauugnay sa kapal ng materyal, kaya kailangan nilang gawin ang dielectric elastomer bilang manipis hangga't maaari," sabi ni Duduta. Ngunit ang napakanipis na elastomer ay malutong at hindi makapagdala ng lakas.

Ang multilayer elastomer ay mas maaasahan at maaaring magbigay ng makabuluhang puwersa. Ang kahalagahan ng gawaing ito ay nakasalalay sa katotohanan na ang kumbinasyon ng mga materyales at pagproseso ay nagbibigay-daan sa amin upang mapagtagumpayan ang dalawa sa mga umiiral na teknikal na limitasyon ng mga dielectric elastomer - ang pangangailangan para sa mataas na boltahe at pre-stretch, sabi ni Clarke.

Mga tampok ng dielectric na sapatos

Ang ganitong uri ng actuator ay maaaring gamitin sa lahat ng bagay mula sa mga handheld device hanggang sa soft grippers, laparoscopic surgical instruments, ganap na malambot na robot, o mas kumplikadong artificial robotic na kalamnan. Ang pag-arte ay isa sa pinakamahirap na problema sa robotics, sabi ni Wood. Ang karamihan sa mga modernong robot ay batay sa maginoo na electromagnetic rotary motors. Sa mga kaso kung saan hindi namin magagamit ang ganitong uri ng motor, tulad ng sa malambot na mga robot, mayroong ilang mga alternatibo para sa isang mataas na pagganap ng drive.