Электростатические приводы, улучшенные самополяризующимися сегнетоэлектриками

Эти устройства состоят из двух противоположно заряженных электродов, которые генерируют силу, когда между ними возникает электрическое поле.

«Путем изменения формы их электродов и заполнения зазора между ними гибкими мягкими материалами были разработаны различные конфигурации электростатических приводов, в которых сила может эмулировать силу работающих мышц», — сообщает институт, который спонтанно обратился к поляризация ферроэлектрических материалов для создания большей силы при меньшем напряжении. «В отличие от обычных параэлектрических материалов, сегнетоэлектрики сохраняют свою поляризацию даже после снятия электрического поля, что позволяет им поддерживать большое количество накопленных зарядов при низком напряжении».

А также повышенная чувствительность, поскольку поляризация сегнетоэлектрических материалов не зависит от напряжения, генерируемая сила линейно пропорциональна приложенному напряжению (оставил).

В качестве сегнетоэлектрика использовались жидкие кристаллы нематической фазы, где длинные оси молекул расположены параллельными линиями, а не слоями. Их стержнеобразная молекулярная структура придает этим материалам большой дипольный момент (высокая поляризация: 5 мкКл/см²), в то время как их жидкая природа подходит им для искусственных мышц.

Доказательство концепции (См фото) имеет сегнетоэлектрические жидкие кристаллы и двойную спиральную катушку, напечатанную на 3D-принтере. «Когда мы приложили электрическое поле 0,25 МВ/м [=200V], устройство сократилось на 6,3 мм, что составляет около 19% его первоначальной длины», — сказал руководитель группы профессор Сузуси Нисимура. «Визуальное наблюдение показало, что устройство двигается при подаче напряжения 20В. Это означает, что даже сухая батарея может питать данный привод».

По данным Института, сила 1,3 Н может быть создана с полем 500 кВ / м, что в 1200 раз выше, чем при использовании стандартных параэлектрических материалов (диэлектрическая проницаемость = 10), таких как изоляционные масла.

Tokyo Tech сотрудничал с корпорацией ENEOS. Работа опубликована как «Снижение управляющего напряжения электростатического привода и увеличение генерируемой силы за счет спонтанной поляризации сегнетоэлектрических нематических жидких кристаллов.' в области передовых физических исследований.