驻极体薄膜揉皱变形理论及类挠曲电响应研究

现有挠曲电俘能器存在俘能方式单一、力电耦合系数偏小,且仅在微观尺度显著等问题,难以在宏观尺度上实现高效的能量转换. 驻极体作为一种内嵌电荷的介电材料,其非均匀变形可诱导显著的类挠曲电响应. 薄膜揉皱作为一种双向收缩的复杂变形,其高应变梯度为宏观尺度下高效俘能提供了新方式.
该文将驻极体宏观尺度下的强力电耦合特性与揉皱的高应变梯度优势相结合,建立了驻极体薄膜揉皱变形理论,基于该模型分析了不同电荷密度、支撑杯半径、薄膜厚度、放缩尺度下揉皱驻极体的类挠曲电响应及能量俘获特性. 结果表明,对于厚度为1 mm的驻极体薄膜,当电荷密度q=-0.2 mC · m^-2时,有效类挠曲电强度相比纯聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜的本征挠曲电效应高了近两个数量级.