高壓放大器驅動(dong)介電(dian)彈(dan)性體(ti)的(de)運動(dong)是一種(zhong)常見且(qie)有效(xiao)的(de)方法，介電(dian)彈(dan)性體(ti)是一種(zhong)材(cai)料，可通過(guo)施加電(dian)場(chang)來改變(bian)其形狀和大小，廣泛應用于機器人(ren)、揚聲器、醫學等領(ling)域。

　　在驅(qu)動(dong)介(jie)(jie)電(dian)(dian)彈(dan)(dan)性(xing)體(ti)(ti)方面，通常(chang)會將功率放大器與電(dian)(dian)解質(zhi)介(jie)(jie)電(dian)(dian)彈(dan)(dan)性(xing)體(ti)(ti)配合使(shi)用。電(dian)(dian)解質(zhi)介(jie)(jie)電(dian)(dian)彈(dan)(dan)性(xing)體(ti)(ti)是(shi)一種特殊材料(liao)，它(ta)在電(dian)(dian)場作用下會發生變形。合理施加電(dian)(dian)場是(shi)驅(qu)動(dong)介(jie)(jie)電(dian)(dian)彈(dan)(dan)性(xing)體(ti)(ti)運(yun)動(dong)的關(guan)鍵。

　　需要注意的是，為了確保運動控制的準確性，通常需要將電致彈性體與功(gong)率放大器(qi)驅動器(qi)、傳(chuan)感器(qi)和控制系(xi)統進行協同操作。

　　一、介(jie)電彈性體(ti)主要(yao)基體(ti)簡介(jie)

　　介電(dian)彈(dan)性體(ti)基體(ti)材(cai)料多(duo)種多(duo)樣(yang)，包括硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、硅(gui)樹脂、丙烯(xi)酸(suan)酯、聚氨酯、丁(ding)腈(jing)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、天(tian)然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、亞乙烯(xi)基氟(fu)化(hua)三氟(fu)乙烯(xi)及其相應的(de)復(fu)合(he)材(cai)料等(deng)，其中應用最廣泛(fan)的(de)有三類：硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、丙烯(xi)酸(suan)酯和聚氨酯。

　　二、介(jie)電彈性(xing)體在柔性(xing)機器人(ren)領(ling)域(yu)應用(yong)

圖(tu)：蝠鲼(fen)仿生(sheng)魚照片及(ji)結(jie)構示意圖(tu)

　　介(jie)(jie)電(dian)(dian)彈(dan)(dan)性(xing)體(ti)驅動(dong)器擁有(you)高響應速度(du)和高的能(neng)量(liang)轉換效率，這讓介(jie)(jie)電(dian)(dian)彈(dan)(dan)性(xing)體(ti)柔(rou)性(xing)機(ji)器人(ren)擁有(you)非凡(fan)的機(ji)動(dong)性(xing)和續航能(neng)力。例如以硅橡膠介(jie)(jie)電(dian)(dian)彈(dan)(dan)性(xing)體(ti)作為(wei)肌(ji)肉，硅橡膠薄膜為(wei)魚(yu)鰭，仿照蝠鲼(fen)設計的水(shui)下(xia)驅動(dong)電(dian)(dian)子(zi)魚(yu)在可(ke)在施加循環(huan)電(dian)(dian)壓時，硅橡膠介(jie)(jie)電(dian)(dian)彈(dan)(dan)性(xing)體(ti)肌(ji)肉拉動(dong)魚(yu)鰭擺動(dong)，使電(dian)(dian)子(zi)魚(yu)可(ke)以像蝠鲼(fen)一樣通(tong)過周期(qi)性(xing)擺動(dong)產生推力，實現(xian)游動(dong)。

圖：單向柔(rou)性(xing)機器人(ren)結構圖

　　利用介電彈性(xing)體(ti)的(de)特(te)性(xing)，柔性(xing)機(ji)器人能適(shi)應(ying)(ying)復雜和惡劣(lie)的(de)工(gong)作(zuo)環(huan)(huan)境(jing)。傳統的(de)“堅硬”型(xing)機(ji)器人由于連接關節的(de)弊病而有諸多限制，他們不能夠在狹窄的(de)空間中移動(dong)，而且必須(xu)安裝堅硬的(de)殼體(ti)應(ying)(ying)對(dui)危險。柔性(xing)機(ji)器人具(ju)有柔性(xing)可變的(de)身軀(qu)和關節，甚至(zhi)不需要關節，意味(wei)著它能夠在各(ge)種環(huan)(huan)境(jing)移動(dong)自如(ru)(ru)，這(zhe)讓它對(dui)復雜的(de)環(huan)(huan)境(jing)適(shi)應(ying)(ying)性(xing)更強。不僅如(ru)(ru)此，柔性(xing)機(ji)器人還能適(shi)應(ying)(ying)各(ge)種極限工(gong)作(zuo)環(huan)(huan)境(jing)，如(ru)(ru)超高壓海底(di)。

　　三、介電彈性體能量收集(ji)

　　電(dian)(dian)動機(ji)(ji)和(he)發電(dian)(dian)機(ji)(ji)的(de)(de)工作原理是相反的(de)(de)，電(dian)(dian)動機(ji)(ji)由電(dian)(dian)能轉化(hua)為機(ji)(ji)械能的(de)(de)過(guo)程(cheng)，是發電(dian)(dian)機(ji)(ji)將機(ji)(ji)械能轉化(hua)為電(dian)(dian)能的(de)(de)逆過(guo)程(cheng)。同理，介(jie)電(dian)(dian)彈性體(ti)發電(dian)(dian)過(guo)程(cheng)也是介(jie)電(dian)(dian)彈性體(ti)驅動器的(de)(de)逆過(guo)程(cheng)。

　　介電(dian)彈性體發(fa)(fa)電(dian)機(ji)能夠應用到能量(liang)收集領域，這衍生出多(duo)種類(lei)型的發(fa)(fa)電(dian)機(ji)，如(ru)用來收集自(zi)然(ran)能量(liang)的波浪發(fa)(fa)電(dian)機(ji)和風能發(fa)(fa)電(dian)機(ji)，或者用來收集人體運動(dong)能量(liang)的可(ke)穿戴發(fa)(fa)電(dian)機(ji)和接觸式發(fa)(fa)電(dian)機(ji)。

　　四、介電彈性(xing)體(ti)揚聲器領域(yu)的應用

　　工程師用1mm厚(hou)的VHB4910丙烯(xi)酸酯膠布(3M)和(he)100mm厚(hou)的聚丙烯(xi)酰(xian)胺水凝膠（含NaCl)制(zhi)備了介電(dian)彈性體(ti)，并在兩側(ce)制(zhi)作(zuo)具有高(gao)度可拉伸性和(he)透明性的揚聲器。音頻(pin)信號經過(guo)高(gao)壓放大器饋送到揚聲器，高(gao)壓交流電(dian)下(xia)介電(dian)彈性體(ti)產生振動，能(neng)在20~20000Hz的整個可聽范圍內發出聲音，其工作(zuo)原理如下(xia)圖所示。

　　圖(tu)：透明揚聲器工作原理圖(tu)

　　五、介電彈(dan)性體振動控制(zhi)器

　　介(jie)(jie)(jie)電(dian)彈性(xing)體(ti)(ti)作(zuo)為(wei)柔性(xing)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)器新身份重新出現(xian)在(zai)(zai)(zai)半主動(dong)(dong)(dong)和主動(dong)(dong)(dong)振(zhen)動(dong)(dong)(dong)控制(zhi)領域。一(yi)種方(fang)向是(shi)介(jie)(jie)(jie)電(dian)彈性(xing)體(ti)(ti)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)器在(zai)(zai)(zai)直(zhi)流電(dian)場中可控的(de)(de)(de)大(da)變(bian)形(xing)行為(wei)，使介(jie)(jie)(jie)電(dian)彈性(xing)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)剛度(du)和阻尼(ni)能夠(gou)隨形(xing)變(bian)產生(sheng)規律的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)，因此(ci)(ci)這(zhe)為(wei)介(jie)(jie)(jie)電(dian)彈性(xing)體(ti)(ti)在(zai)(zai)(zai)主動(dong)(dong)(dong)減振(zhen)降噪領域提(ti)供了可能。另一(yi)種方(fang)向是(shi)介(jie)(jie)(jie)電(dian)彈性(xing)體(ti)(ti)在(zai)(zai)(zai)高壓交流電(dian)下具有不同的(de)(de)(de)振(zhen)動(dong)(dong)(dong)響應(ying)模(mo)式，此(ci)(ci)時的(de)(de)(de)介(jie)(jie)(jie)電(dian)彈性(xing)體(ti)(ti)作(zuo)為(wei)致動(dong)(dong)(dong)器產生(sheng)大(da)小相(xiang)(xiang)等、相(xiang)(xiang)位相(xiang)(xiang)反(fan)的(de)(de)(de)振(zhen)動(dong)(dong)(dong)來抵(di)消(xiao)傳(chuan)入(ru)的(de)(de)(de)振(zhen)動(dong)(dong)(dong)，從而實現(xian)主動(dong)(dong)(dong)振(zhen)動(dong)(dong)(dong)控制(zhi)。

　　六、介(jie)電彈性體(ti)在醫學領域的(de)應(ying)用

　　科學(xue)家開發了一(yi)種管狀硅橡膠介(jie)電(dian)(dian)(dian)彈(dan)(dan)性體(ti)心臟(zang)輔助器，它能(neng)夠通過緩解主(zhu)動(dong)脈(mo)(mo)在收縮期的(de)(de)變形和增(zeng)加(jia)其(qi)在舒(shu)張(zhang)期的(de)(de)壓力來(lai)輔助心臟(zang)泵血。管狀介(jie)電(dian)(dian)(dian)彈(dan)(dan)性體(ti)驅(qu)動(dong)器是(shi)由硅橡膠制成(cheng)的(de)(de)，可以取代部分主(zhu)動(dong)脈(mo)(mo)，基(ji)于(yu)介(jie)電(dian)(dian)(dian)彈(dan)(dan)性體(ti)剛度可控性，再現天然主(zhu)動(dong)脈(mo)(mo)的(de)(de)軟化(hua)和硬化(hua)行(xing)為，以此為血液流動(dong)提(ti)供能(neng)量(liang)(liang)。由于(yu)介(jie)電(dian)(dian)(dian)彈(dan)(dan)性體(ti)驅(qu)動(dong)器體(ti)積小(xiao)并且能(neng)量(liang)(liang)密度大(da)，相(xiang)對(dui)于(yu)體(ti)積較大(da)的(de)(de)氣動(dong)驅(qu)動(dong)裝置，具有(you)更大(da)的(de)(de)希望植入到(dao)心臟(zang)的(de)(de)主(zhu)動(dong)脈(mo)(mo)中。此外，作(zuo)者應用的(de)(de)硅橡膠無毒，與人體(ti)組織不黏連，自帶抗凝血作(zuo)用，是(shi)一(yi)種具有(you)生理惰性材料，相(xiang)對(dui)于(yu)目前(qian)普遍使用的(de)(de)冠(guan)狀動(dong)脈(mo)(mo)金屬支架(jia)，將(jiang)更適用于(yu)心臟(zang)手術。作(zuo)者對(dui)介(jie)電(dian)(dian)(dian)彈(dan)(dan)性體(ti)應用到(dao)心臟(zang)主(zhu)動(dong)脈(mo)(mo)的(de)(de)研究系(xi)首創，為介(jie)電(dian)(dian)(dian)彈(dan)(dan)性體(ti)的(de)(de)醫學(xue)應用提(ti)供了新(xin)思路。

　　圖：ATA-7030高壓放大器指標參數

　　以上就是高壓放大(da)器在介(jie)電彈性(xing)體智(zhi)能材(cai)料中的應用，如(ru)果對于高壓功率放大(da)器在介(jie)電彈性(xing)中還有(you)其他(ta)什么應用感興趣，歡迎隨時咨(zi)詢。