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1、电致伸缩相关资料电致伸缩原理任何电介质在外电场E的作用下都会出现应力 , 这种应力的大小与E的二次项成线性关系 , 这种效应被称为电致伸缩(electrostriction)效应, 这一比例于电场二次项的应力将使电介质产生相应的应变, 称为电致伸缩应变。性质电致伸缩应变是由电场中电介质的极化所引起, 发生在所有的电介质中, 其特征是应变的正负与外电场方向无关。电致伸缩效应的优点在于它的电场- 应变关系非常稳定 , 不会随时间以及电场的反复循环而发生变化。一般认为 , 引起电场应变关系的因素有两个电致伸缩效应, 由它引起的应变可以理解为因极化度的改变而相应发生的应变应力, 由它引起的应变与物质的
2、介电性能和弹性有关。发展现状目前研究较多的电致伸缩材料主要有两种：电致伸缩陶瓷和聚氨酯。电致伸缩陶瓷：自 1980 年以来美国宾夕法尼亚大学的 L. E. Cross 和日本东京工业大学的内野研二等人合作研究陆续发表了几篇 PMN-PT 体系的电致伸缩效应的论文，认为这种新的 PMN 体系陶瓷材料具有较大的电致伸缩效应，可作为一种优良的换能器材料，为此不仅获得了美国海军的大量自助而且也使电致伸缩效应获得到了广泛关注。 大量的研究表明， 弛豫铁电体具有良好的电致伸缩性能，而且其滞后，回零性和重复性好， 因此其在微位移器等诸多方面有着广阔的应用前景。但是对电致伸缩材料的研究一开始只是停留在含铅体系
3、上，经过各方的研究探索开发了诸多具有良好综合性能的电致伸缩材料，而从近几年国际上环保意识的增强，开始对有毒含铅材料进行限制， 无铅弛豫电致伸缩材料逐渐开始成为人们的研究重点。比如钛酸钡钙基无铅铁电陶瓷（哈尔滨工业大学，李彩霞，钛酸钡钙基无铅铁电陶瓷的压电性和多铁性研究，2014）。E. Burcsu 曾报道钛酸钡单晶的电致伸缩性能，在20k V/cm 的电场下能获得的最大应变为 0.8%。研究开发性能较好的无铅电致伸缩材料不仅具有一定的理论意义，而且对于工程应用来说也具有不可估量的实用价值。现在研究的电致伸缩陶瓷一般都是弛豫型铁电体陶瓷材料，它是电致伸缩效应与铁电 - 铁弹藕合效应而引起外形的
4、变化， 对于它们的电致伸缩效应机理比较复杂，一般描述是该效应伴随电畴的转向同时发生晶轴的变换，或者是晶形的变化而引起的，因而变形量要比逆压电效应大得多。尽管电致伸缩效应存在于一切固体电介质中，但其大小还是不同， 于实际应用而言，要求加一个不太强的电场， 就能产生足够大的应变， 且要求应变与电场没有滞后关系， 重复性好， 温度稳定性好， 应该选择介电常数大并属于扩散相变的材料，因为具有弛豫特性的铁电材料在相变点附近介电常数随温度变化的趋势比较平缓，所以研究最多的电致伸缩陶瓷均属于弛豫型铁电陶瓷材料。介电弹性材料：丙烯酸酯类、硅橡胶类和聚氨酯类的材料对介电弹性体驱动单元在电场激励状态下的静电应力分
5、布情况进行有限元仿真。仿真结果表明 , 作用在驱动单元上实际应力, 同时均匀分布于水平以及垂直两个方向。 （东南大学，丛羽奇， 具电致伸缩性能聚氨酯弹性体的制备与性能，2005）聚氨酯：聚氨酯在平行于外加电场的方向收缩应变；在垂直于外加电场方向伸展应变。聚氨酯弹性体的机电性质随温度和频率的变化而变化当温度从一50以2/min的速度上升到85时, 弹性体的应变系数有明显的增加当频率从10Hz上升到 100Hz时, 系数有所降低。电致伸缩应变的大小与用于研究的聚氨酯弹性体的厚度有关。在一定的厚度范围内 , 随着样品厚度的减小, 应变与电场的关系保持不变, 但应变系数增加 , 应变更为明显。聚氨酯膜
6、在电场作用下的弯曲现象表现出一定的滞后现象, 这种现象可以视为一种记忆功能。聚氨酯膜在外加电场移去后, 记住了自身的弯曲度 , 并在随后的再次电场作用时间隔（时间不超过30s）时恢复。往聚氨酯弹性体中掺入纳米钛酸钡, 得到的复合材料的介电常数有一定的提高, 并在 300Hz左右出现峰值 , 并且随着钛酸钡含量的提高而增加， 复合材料的介电损耗在低频范围内也有所降低, 钛酸钡的掺入可以提高复合材料的介电性能。应用电致伸缩效应的微位移器以其分辨率高，滞后小，响应快， 无老化现象和稳定性好等突出优点受到人们的广泛关注，同时，它没有发热问题， 对精密机械系统不会产生因发热而引起的附加误差和尺寸漂移，它能实现光学， 电子，航空及光纤通讯等领域精度为 0.01 m 的超精定位，在微米 -纳米驱动和控制技术中占有越来越重要的地位。压电效应应变片？
