Research Progress in Actuator Based on Dielectric Elastomer

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.11.023

Abstract

Abstract:

To solve the problems of high cost and low energy conversion efficiency of dielectroelastic actuator， the basic principle of dielectroelastic power generation and the research progress in its stretching mode were briefly introduced. The research progress in different configurations based on dielectroelastic actuator at home and abroad was also reviewed. The characteristics and application occasions of different types of actuators were analyzed， and their performance characteristics， mechanical properties and application modes were discused. Their processing technology and potential applications were introduced. Finally， the problems in the field of dielectroelastic actuators were described， and some suggestions on the solutions of these problems were proposed.

Key words: dielectric elastomer, actuator, stretch mode, electromechanical coupling

CLC Number:

TQ 325

DENG Yafeng, ZHOU Hongfu, LI Quanlai, LI Jian. Research Progress in Actuator Based on Dielectric Elastomer[J]. China Plastics, 2021, 35(11): 161-172.

Figures/Tables 27

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驱动类型	结构特性	峰值应变/%	电压/kV	应用场合
单介电驱动器	单层DE构成	-	-	应用广泛
双介电驱动器^［30］	从动板?驱动板的双层复合结构	-	-	软体机器人驱动部件
推拉式驱动器^［31］	DE固定在有两个有源电极区域和非活性空间的框架上	20	0.3	-
卷轴型驱动器^［32?38］	线性弹簧为支撑结构，DE卷绕在弹簧表面	30	6.0	模仿外骨骼肌肉组织
圆柱型驱动器^［38?50］	DE膜层卷绕形成	27	4.4	地面移动机器人、柔性仿生机器人
堆叠型驱动器^［51?55］	DE堆叠而成	46	4.1	触觉显示设备、人造肌肉、气动阀、主动悬架等
折叠型驱动器^［56?58］	DE薄膜折叠成手风琴样式	-15	12 V/μm （电场强度）	人机界面、太空中的可展开臂架等
螺旋型驱动器^［56］	使驱动器伸缩的螺旋形结构	-3~-5	15 V/μm （电场强度）	驱动机器人脸部的眼球
扑翼型驱动器^［59?61］	多段DE驱动机构拼接而成	-	-	仿昆虫扑翼装置
锥形驱动器^［62?70］	将锥形面制作为驱动器	-	6.0	弹跳机器人、医学上的精确给药、微型换能器等领域
菱形驱动器^［71?75］	柔性铰接框固定的平面薄膜结构	57	5.5	弹跳机器人、驱动康复设备
多段型驱动器^［76?78］	平面分段式结构	-	2.0	收集太空垃圾
旋转驱动器^［79?81］	介电弹性体、外围硬质框、内部执行部件以及电极组成	-	-	旋转马达
球形驱动器^［82?90］	通过充气的方法使介电弹性体形成球形或半球形	-	-	天线、扬声器
蝴蝶型驱动器^［91］	DE由领结形刚性框架支撑，两个半部分与中间的柔性铰链相连接	-	-	为各种动画系统如眼睛、脸部、皮肤等提供驱动

驱动类型	结构特性	峰值应变/%	电压/kV	应用场合
单介电驱动器	单层DE构成	-	-	应用广泛
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推拉式驱动器^［31］	DE固定在有两个有源电极区域和非活性空间的框架上	20	0.3	-
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堆叠型驱动器^［51?55］	DE堆叠而成	46	4.1	触觉显示设备、人造肌肉、气动阀、主动悬架等
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螺旋型驱动器^［56］	使驱动器伸缩的螺旋形结构	-3~-5	15 V/μm （电场强度）	驱动机器人脸部的眼球
扑翼型驱动器^［59?61］	多段DE驱动机构拼接而成	-	-	仿昆虫扑翼装置
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