- 15年只专注于开关磁阻电机一种电机
介电弹性体是一种电活性聚合物，在Maxwell应力下能够发生显着的可逆形变，将电能转换为机械能，具有形变量大（100%）、单位体积内的包括的能量高、操控简略、便于人机交互等优势，在柔性驱动器范畴取得广泛重视。介电弹性体作为驱动器的供能模块，其功率密度直接决议了驱动器的功能。现在常用的介电弹性体大致上能够分为两大类：丙烯酸酯和硅橡胶。丙烯酸酯弹性体具有高单位体积内的包括的能量，但呼应频率低；硅橡胶弹性体则与之相反。因而，完成高功率密度（100 W/kg）常常要高驱动电场（40 MV/m），这对器材的绝缘和操作安全提出高要求、约束了介电弹性体柔性驱动器的使用。介电弹性体的功率密度与驱动电场近似成4次方联系。怎样来完成低场下高功率密度是一个具有挑战性的问题。
清华大学电机系党智敏教授团队组成了丙烯酸酯双模网络，该不仅仅具有高介电常数和高能量密度的优势，还具有了高驱动频率（~200 Hz）和高功率密度（154 W//m），超过了哺乳动物骨骼肌的典型值（50 W/kg）。此外，根据该先进资料制备的柔性无磁旋转电机，在19.6 MV/m、125 Hz的驱动电场下到达1245 rpm的最高转速。该弹性体经过紫外光固化组成，办法老练简略、易于大规模出产，便于跨专业跨范畴的学者参阅。该作业以“A high-response-frequency bimodal network polyacrylate elastomer with ultrahigh power density under low electric field”为题宣布在《Nature Communications》最新一期的（Nature Communications (2024) 15:9819）。文章的榜首作者是清华大学电机系博士后尹丽娟博士。该研讨得到国家天然科学基金委、我国博士后科学基金等项目的支撑。
丙烯酸酯双模网络利用了分子量差异巨大的两种交联剂（2.8*104 g/mol和~516 g/mol）构建的，大分子量交联剂赋予弹性体高弹性和较低模量，少数的小分子量交联剂缩短交联点间平均分子量，加速应力传导速度，进步弹性体驱动呼应频率特性。
丙烯酸酯双模网络的构建、微观结构、组成表征。a 弹性体制备进程示意图；b 网络组成反响示意图；c 弹性体凝胶含量和溶胀比，弹性体命名规则为LA标明反响单体丙烯酸十二烷基酯，C标明大分子交联剂CN9021NS，P标明小分子交联剂PEGDA，数字标明含量，1、2、3别离标明PEGDA含量为0.2wt%、0.4wt%、0.6wt%；d DSC曲线，Tg为大分子交联剂的玻璃化转变温度，Tm为聚丙烯酸十二烷基酯链段的熔融温度；e WAXS图谱；f 双模网络结构示意图
该丙烯酸酯弹性体在保存丙烯酸酯弹性体高介电常数和高能量密度优势的一起具有了可比较硅橡胶弹性体的低模量和高驱动频率（~200 Hz）。在低驱动电场下，该双模网络弹性体具有高功率密度（154 W//m，200 Hz），比10 Hz时高了75倍，超过了哺乳动物骨骼肌的典型值（50 W/kg）。更进一步，作者们根据该先进资料制备了柔性无磁旋转电机，测试了电机在不同驱动电场和频率下的转速特性。电机转速展现了多个共振峰，并在125 Hz邻近到达最高转速，标明在该频率邻近弹性体具有最高的输出功率。在19.6 MV/m、125 Hz的驱动电场下，该电机转速到达1245 rpm，远高于现在已报导的丙烯酸酯弹性体电机（200 rpm, 40 MV/m）。
丙烯酸酯弹性体功率密度特性和柔性旋转电机。a LA-CP-3驱动形变的频率呼应特性；b LA-CP-3功率密度的频率呼应特性；c、d LA-CP-3与已报导弹性体功率密度比照；e 柔性旋转电机驱动原理示意图；f 旋转电机转速随驱动电场、频率的改变联系；g 1245 rpm转速下的视频截图
研讨者经过分子量相差显着的交联剂构建具有双模网络的丙烯酸酯弹性体，完成了高驱动频率和低场高功率密度。根据该弹性体的柔性旋转电机的最高转速到达1245 rpm，远高于已报导的丙烯酸酯弹性体柔性电机（200 rpm）。
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