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Transducteurs souples avec polymère diélectrique électroactif
Qu'est-ce qu'un transducteur souple ?
Les dispositifs à base de matériaux souples, tels que les actionneurs et les capteurs, font l'objet d'une attention particulière dans toute une série d'applications émergentes. Les élastomères diélectriques et les gels diélectriques peuvent jouer un rôle clé en tant que composants principaux des transducteurs souples grâce à leur élasticité et à leur souplesse. Le changement de forme des élastomères diélectriques et des gels diélectriques peut être utilisé pour convertir l'énergie (par exemple, de l'énergie électrique à l'énergie mécanique), ce qui conduit à des solutions durables, telles que :
- Poids léger
- Conformité mécanique
- Flexibilité de la conception
- Tranquillité
Les applications potentielles des transducteurs souples comprennent l'électronique grand public, l'électronique de transport, les jeux, les générateurs (récolte d'énergie), la robotique, les muscles artificiels, les infrastructures, les matelas, les haut-parleurs et les brosses à dents électriques.
Comparaison des matériaux et orientation de Dow
Les différents matériaux ont des propriétés d'actionnement et de contrainte uniques. Le polymère diélectrique électroactif (DEAP) offre une tension d'actionnement différenciée et plus importante.
| Actionneur | Densité de puissance KW * kg-1 | Efficacité de l'actionnement | Taille / em3 | Stress / Députés | Contrainte / % | Vitesse relative | Flexibilité de la conception |
| DEAP | 10-2-100 | ~0.9 | ≥10-1 | 10-1-100 | 10-1-102 | Rapide | Bon |
| Hydraulique | 100-101 | >0.9 | 100-104 | 100-102 | 10-3-100 | Moyen | Pauvre |
| Pneumatique | 10-2-102 | ~0.4 | 100-104 | 100-101 | 10-1-100 | Moyen | Pauvre |
| Bobine mobile | 10-2-100 | ~0.8 | 101-103 | 10-2 | 100 | Moyennement rapide | Pauvre |
| Plezo | 100-106 | >0.85 | 10-2-102 | 100-101 | 10-2-100 | Rapide | Juste |
| SMA | 10-2-101 | <0.1 | 100-101 | 102 | 100 | Lenteur | Juste |
| IPMC | 10-4-10-2 | <0.1 | ≥10-1 | 10-2-10-1 | 100 | Lent-Moyen | Juste |
| Muscle naturel | 10-1-100 | <0.75 | 10-7-10-1 | 10-2-10-1 | 101 | Moyen | - |
Principe de l'actionneur souple
La forme la plus simple d'un actionneur souple basé sur le DEAP est un film d'élastomère mince pris en sandwich entre deux électrodes. L'application d'une tension des deux côtés du film d'élastomère génère une pression Maxwell qui entraîne une augmentation de la surface et une diminution de l'épaisseur.
Principe du capteur souple
Un capteur souple basé sur le DEAP est considéré comme une forme de capteur de force. Un film d'élastomère change de capacité lorsqu'il est déformé mécaniquement. Ce changement de capacité peut être utilisé pour détecter un niveau différent de force externe.
Pourquoi un polymère diélectrique électroactif (DEAP) à base de silicone ?
Au début de la recherche et du développement, le polyacrylate et le polyuréthane étaient des matériaux populaires utilisés comme DEAP. Récemment, le silicone a attiré beaucoup d'attention et se présente comme le matériau le plus prometteur en raison des avantages suivants :
- Tension de fonctionnement plus faible
- Grand mouvement
- Faible viscoélasticité et réponse plus rapide
- Fonctionnement durable, fiable et stable dans des environnements difficiles (humidité, température élevées, etc.)
Silicone (constante diélectrique élevée) | Silicone (conventionnel) | Polyuréthane | Polyacrylate | |
| Constante diélectrique | Excellent | Juste | Excellent | Bon |
| Facilité de mouillage | Juste | Juste | Excellent | Excellent |
| Stabilité de l'humidité | Excellent | Excellent | Pauvre | Pauvre |
| Température de service | Excellent | Excellent | Pauvre | Pauvre |
| Pas de viscoélasticité | Bon | Excellent | Juste | Pauvre |
| Vitesse de réponse | Bon | Excellent | Juste | Pauvre |
| Résistance à la déchirure | Juste | Juste | Excellent | Excellent |
Les solutions de Dow en matière de technologie et de développement durable
Nos connaissances approfondies et notre longue expérience dans le domaine des élastomères diélectriques et des gels diélectriques peuvent accélérer le développement de votre technologie et de vos produits en améliorant leurs performances. Les matériaux en silicone sont reconnus pour offrir des propriétés supérieures adaptées aux transducteurs souples. Nous pouvons adapter les élastomères diélectriques et les gels diélectriques à base de silicone à vos besoins d'application spécifiques. En outre, la science des matériaux silicones et organiques de Dow offre une force complémentaire dans l'avancement de la science des matériaux pour les transducteurs souples, comme suit :
- Conception et synthèse de structures de polymères
- Formulation et développement de composites
- Optimisation des propriétés mécaniques et électriques
- Offre de solutions globales :
- Élastomères diélectriques
- Gels diélectriques
- Électrodes
- Adhésifs
- Adhésifs conducteurs d'électricité
- Soutien au processus, y compris la fabrication de couches minces
- Évaluation des performances électromécaniques fondamentales
| Produit Dow | Application | Caractéristique unique |
| ME-7540 | Elastomère électroactif | Constante diélectrique élevée |
| SYLGARD 184 | Elastomère électroactif | Vitesse de réponse rapide |
| ME-1800 | Adhésif conducteur d'électricité | Conductivité électrique élevée |
| OS-20 | Diluant pour DEAP ou impression d'électrodes | Idéal pour la dilution des silicones |
Structure de l'actionneur souple
Où la technologie et les produits de Dow sont-ils utilisés ?
Processus de fabrication de l'actionneur DEAP
Transducteurs souples avec un polymère diélectrique électroactif (DEAP) à base de silicone. Exemple de processus de fabrication et de structure assemblée de l'actionneur avec un film DEAP à base de silicone.
Film de laboratoire (actionneur à couche unique)
Transducteurs souples avec polymère diélectrique électroactif (DEAP) à base de silicone. Film de laboratoire sur le processus de tournage.
Nous nous engageons à vous mettre en relation avec des experts et des ressources pour relever tous les défis.