Electrostricción de alto campo de dieléctricos de polímeros elastoméricos para actuation

Este artículo investiga el uso de materiales dieléctricos elastoméricos con electrodos conformables como un medio de actuación. Cuando se aplica un voltaje a los electrodos, las películas elastoméricas se expanden en área y se comprimen en grosor. Se midió la respuesta de deformación a los campos eléctricos aplicados para una variedad de elastómeros. Se utilizó un modelo no lineal de Mooney-Rivlin de alta deformación para determinar la respuesta de deformación esperada para una presión de campo aplicada dada. Usando este modelo, determinamos que las fuerzas electrostáticas entre las cargas libres en los electrodos son responsables de la respuesta observada. Los polímeros de silicona han producido la mejor combinación de alta deformación y densidad de energía, con deformaciones que superan el 30% y densidades de energía de hasta 0.15 MJ/m3. Basado en el modelo electrostático, la eficiencia de acoplamiento electromecánico es superior al 50%. Este artículo también informa sobre los avances recientes en la fabricación de electrodos altamente conformables. Hemos demostrado, por ejemplo, que los trazos de oro fabricados en un patrón en zig-zag en EPAM de silicona retienen su conductividad cuando se estiran hasta un 80% en comparación con un 1 - 5% cuando se fabrican como un electrodo bidimensional uniforme. Por último, el artículo presenta el rendimiento de varios actuadores que utilizan materiales EPAM. La tecnología parece ser adecuada para una variedad de aplicaciones de actuadores a pequeña escala.