Тонкоплёночные электроды актуаторов на основе диэлектрического эластомера для системы виброизоляции
- Авторы: Щербакова В.С.1, Базиненков А.М.1, Сидорова С.В.1, Купцов А.Д.1, Иванова Д.А.1
-
Учреждения:
- Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
- Выпуск: Том 23, № 3 (2024)
- Страницы: 154-166
- Раздел: МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
- URL: https://journals.ssau.ru/vestnik/article/view/27917
- DOI: https://doi.org/10.18287/2541-7533-2024-23-3-154-166
- ID: 27917
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Прецизионное исследовательское и технологическое оборудование, как правило, не способно обеспечить свои паспортные характеристики без качественной системы вибрационной защиты. Активная виброизоляция объекта обеспечивается с помощью дополнительного источника движения – актуатора. Наиболее перспективные по точностным характеристикам актуаторы реализуются на основе интеллектуальных материалов, таких как материалы с памятью формы, пьезоэлектрические и магнитострикционные материалы, электро- и магнитоактивные жидкости и эластомеры. Актуаторы на основе одного из типов электроактивных полимеров, диэлектрических эластомеров, показывают высокие характеристики по точности и быстродействию и работают за счёт деформации рабочего тела под действием высокой разности потенциалов электрического поля. В работе представлено сравнение актуаторов на основе листовых и тонкоплёночных управляющих электродов. Оценено влияние качества поверхности полимера и типа электродов на диапазон перемещений актуатора и максимальные амплитуды колебаний, которые способна подавлять система на основе диэлектрического эластомера. Показано, что формирование электрода методом магнетронного распыления в вакууме позволяет создать тонкоплёночный слой меди, который покрывает эластомер, несмотря на развитую поверхность. Отмечено, что после ионной обработки поверхность эластомера приобретает более равномерную, регулярную структуру, а тонкоплёночный слой электрода качественно формируется по топологии эластомера.
Ключевые слова
Об авторах
В. С. Щербакова
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Автор, ответственный за переписку.
Email: viktoria.sherbakova97@gmail.com
студент
РоссияА. М. Базиненков
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Email: ambazinenkov@bmstu.ru
кандидат технических наук, доцент
РоссияС. В. Сидорова
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Email: sidorova@bmstu.ru
кандидат технических наук, доцент
РоссияА. Д. Купцов
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Email: alex-kouptsov@yandex.ru
аспирант
РоссияД. А. Иванова
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Email: Ivanova_D_A@bk.ru
аспирант
РоссияСписок литературы
- Gao X., Yang J., Wu J., Xin X., Li Z., Yuan X., Shen X., Dong S. Piezoelectric actuators and motors: materials, designs, and applications // Advanced Materials Technologies. 2020. V. 5, Iss. 1. doi: 10.1002/admt.201900716
- Mohith S., Upadhya A.R., Navin K.P., Kulkarni S.M., Rao M. Recent trends in piezoelectric actuators for precision motion and their applications: a review // Smart Materials and Structure. 2021. V. 30, Iss. 1. doi: 10.1088/1361-665X/abc6b9
- Wang S., Rong W., Wang L., Hui X., Sun L., Mills J.K. A survey of piezoelectric actuators with long working stroke in recent years: classifications, principles, connections and distinctions // Mechanical Systems and Signal Processing. 2019. V. 123. P. 591-605. doi: 10.1016/j.ymssp.2019.01.033
- Tzou H.S., Lee H.-J., Arnold S.M. Smart materials, precision sensors/actuators, smart structures, and structronic systems // Mechanics of Advanced Materials and Structures. 2004. V. 11, Iss. 4-5. P. 367-393. doi: 10.1080/15376490490451552
- Bastola A.K., Hossain M. A review on magneto-mechanical characterizations of magnetorheological elastomers // Composites Part B: Engineering. 2020. V. 200. doi: 10.1016/j.compositesb.2020.108348
- Li Z., Sheng M., Minqing W., Pengfei D., Li B., Chen H. Stacked dielectric elastomer actuator (SDEA): casting process, modeling and active vibration isolation // Smart Materials and Structures. 2018. V. 27, Iss. 7. doi: 10.1088/1361-665X/aabea5
- Пелссерс Э.Г.М., Хендрикс К.П., Хаккенс Ф.Й.Г., Хильгерс А., Ван Ден Энде Д.А., Джонсон М.Т. Управление жёсткостью для электроактивных исполнительных устройств: патент РФ № 2748051; опубл. 19.05.2021; бюл. № 14.
- Skov A.L., Yu L. Optimization techniques for improving the performance of silicone-based dielectric elastomers // Advanced Engineering Materials. 2017. V. 20, Iss. 5. doi: 10.1002/adem.201700762
- Zhang Z.M., An Q., Li J.W., Zhang W.J. Piezoelectric friction – inertia actuator – a critical review and future perspective // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2012. V. 62. P. 669-685. doi: 10.1007/s00170-011-3827-z
- Yao K., Uchino K., Xu Y., Dong S., Lim L.C. Compact piezoelectric stacked actuators for high power application // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. 2000. V. 47, Iss. 4. P. 819-825. doi: 10.1109/58.852063
- Manohar Shankar B.S., Amith Mathias K., Kulkarni S.M. Influence of filler and processing parameters on the mechanical properties of dielectric elastomer composites // Materials Today: Proceedings. 2020. V. 27, Part 1. P. 221-226. doi: 10.1016/j.matpr.2019.10.058
- Панфилов Ю. Нанесение тонких плёнок в вакууме // Технологии в электронной промышленности. 2007. № 3 (15). C. 76-80.
- Sikulskyi S., Mekonnen D.T., El Atrache A., Divo E., Kim D. Effects of ferroelectric fillers on composite dielectric elastomer actuator // Actuators. 2021. V. 10, Iss. 7. doi: 10.3390/act10070137
- Li J., Huang H., Morita T. Stepping piezoelectric actuators with large working stroke for nano-positioning systems: a review // Sensors and Actuators A: Physical. 2019. V. 292. P. 39-51. doi: 10.1016/j.sna.2019.04.006
- Купцов А.Д., Сидорова С.В. Металлические тонкоплёночные покрытия для солнечных панелей // Материалы XXV научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов «Вакуумная наука и техника» (16-22 сентября 2018 г., Судак, Крым). М.: Новелла, 2018. С. 187-192.
- Sidorova S.V., Kouptsov A.D., Pronin M.A. Problems and solutions of automation of magnetron sputtering process in vacuum // Lecture Notes in Electrical Engineering. 2020. V. 641. P. 944-952. doi: 10.1007/978-3-030-39225-3_101