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MFC压电纤维复合材料驱动器

智能材料与结构是一种新型的高科技技术,也是一门综合科学,它涉及材料、力学、物理、化学、电子、控制等多个学科。智能材料与结构的应用前景非常广阔,有望在航空、航天、舰船、自动控制等领域得到广泛的应用。MFC压电纤维复合材料就是一种新型的压电智能材料。

传统的压电陶瓷片材料存在许多缺陷。例如:容易出现脆性断裂,在处理和焊接时需要特别小心,无法应用于应变较大的场合。在长期使用过程中,压电陶瓷内部容易出现微小裂纹,可靠性降低,且很难粘贴在表面弯曲的结构上。压电陶瓷片的这些缺点也限制了压电陶瓷的广泛应用。鉴于这样的原因,MFC压电纤维复合材料应运而生,通过将压电陶瓷材料与其它结构材料的优异特性复合的方式,形成一个整体的执行器或传感器,弥补了单层压电陶瓷片的不足。基于压电复合材料的优势,MFC也得到了广泛的应用。

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图、MFC驱动器结构示意图

MFC压电复合材料是将压电陶瓷材料和柔性聚合物按一定的连通方式、一定的体积或重量比例以及一定的空间几何分布制成的材料,两种材料的复合可以使其优势互补,获得既具有较强压电特性,同时又具有良好韧性的综合性能优异的压电材料。压电复合材料不仅可以解决传统技术中难于解决的问题,而且其作用也是其他材料难以取代的。

 

MFC工作模式

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MFC P1模式

MFC  P1 F1 S1型(d33效果),伸长型

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注:白色箭头代表电场方向(极化方向),黑色箭头表示形变方向。

P1MFC,包括F1S1型,利用d33效应进行促动如果在-500V+ 1500V 的电压下工作,则可延长至1800ppmP1MFC也是非常灵敏的应变传感器。

 

MFC P2模式

MFC  P2 P3型(d31效果),收缩型

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注:白色箭头代表电场方向(极化方向),黑色箭头表示形变方向。

P2P3MFC利用d31效应进行促动,如果在-60V+ 360V的电压下工作,则收缩高达750ppmP2P3MFC主要用于能量收集和应变传感器。

 

MFC应用

目前MFC主要用于振动传感器和驱动器,将MFC与结构材料粘接在一起,通过自身的变形使结构材料发生形变,也可以用来检测结构材料所受的外力作用。MFC可以产生相反的作用力来抵消外力作用,从而减小结构材料的变形,即抑制振动。

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MFC产品参数

 


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