介电弹性体是什么？

更新时间：2025-07-01

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介电弹性体是一种当对材料施加高电场时会发生巨大变形并改变形状的弹性体。

弹性体是由“弹性"和“聚合物"两个词组合而成，是指具有弹性的聚合物，典型的例子就是橡胶。

介电弹性体是将电能转换为机械动能的弹性体。通常，介电弹性体需要具有较高的介电常数，并且相对较软，目前，人们正在利用其的功能，进行实用化的研究开发。

介电弹性体目前正处于研发阶段。未来的应用包括各种执行器

目前实际使用的执行器大多以伺服电机型或液压型为主，转换效率有限。为了实现兼顾环境问题的脱碳社会，工业领域对应用新型节能技术的执行器的需求日益增加。

介电弹性体的能量转换效率高，有望应用于小型节能执行器。与压电元件不同，介电弹性体因其发电功能（能量收集）而备受关注，即使形状的缓慢变化也能将其转换为电能，而其传感器功能则利用了伴随材料形状变化的静电电容的线性变化。

将可拉伸电极分别置于介电常数相对较高的弹性体材料的上下两端，并施加高电压。夹在两个电极之间的介电结构充当电容器，库仑力作用于弹性体，对弹性体施加拉伸压力。施加于弹性体的压力等于电压乘以相对介电常数的平方，再除以电极间距离的平方。

介电弹性体承受的压力相对较大。为了使弹性体材料能够承受较大的应变，需要其柔软且具有弹性，通常使用丙烯酸和硅酮基材料。

为了利用电容器的库仑力作为动能来源，无论弹性体的形状和膨胀如何变化，电极都必须与弹性体保持持续接触。因此，候选电极材料包括金属或石墨粉末，或石墨和硅油的混合物。

介电弹性体由电场驱动，电流小，几乎没有热损失。驱动电场强，能量转换效率高。需要具有高介电击穿强度的弹性体材料，目前正在积极开展研究和开发。

介电弹性体致动器由夹在两个电极之间的弹性体薄膜构成。当对电极施加高电压时，电极之间的静电引力会使弹性体薄膜在厚度方向收缩，在平面方向膨胀。该变形可通过电控制，因此可应用于设备和机器人的操作。

该执行器有两个涂有介电弹性体的电极。

该执行器由涂覆弹性体薄膜并将其缠绕在圆柱体上制成，用于阀门和微型机器人。施加电压后，会在轴向产生力，使其伸长。它既可以缠绕在压缩弹簧上使用，也可以不使用磁芯。

隔膜充当致动器。它被制成平面，并在 z 轴方向施加力。

一种在弹性体薄膜特定位置连接多个电极的执行器，可以推动车辆在水或空气中航行。施加电压后，弹性体薄膜会形成复杂的三维结构。

它是一种具有较大力和变形的层压表面驱动器。

该执行器在z轴方向施加位移或力。通过层叠平板膜，可以增加z轴方向的位移。

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