誘電性エラストマー（DEs）は、大きな変形、高速応答、および優れた柔軟性を備えており、ソフトロボット、柔軟駆動機、人工筋肉などの分野で広範な応用展望を持っています。DEの力電結合特性は環境要因に敏感であり、中でも湿度は材料の誘電特性、せん断弾性率、および粘性減衰特性を変化させ、その変形応答と安定過程に影響を与えます。これにより、本研究では湿度の影響を考慮した粘弾性誘電性エラストマーの力電結合解析モデルを構築しました。本モデルはKelvin-Voigt-Maxwellレオロジーモデルに基づき、材料のクリープおよび緩和挙動を記述し、Gentモデルを組み合わせて誘電性エラストマーの大変形ひずみ硬化特性を表現します。数値シミュレーションを通じて、湿度、予伸び率、直流電圧、および周期的荷重の時間スケールが粘弾性誘電性エラストマーの動的応答に与える影響を系統的に分析しました。結果は、湿度の上昇が誘電性エラストマーの総伸長および非弾性伸長を増加させ、系が安定状態に達する時間を延長することを示しています。予伸び率および直流電圧の増加は電気変形応答をさらに強化します。ばね分岐は明確な粘弾性緩和特性を示し、ダンパー応答は周期時間スケールの影響を著しく受けます。本研究は湿潤環境下の誘電性エラストマー駆動器の構造設計および性能最適化に理論的な参考を提供できます。

誘電性エラストマー, 粘弾性, 湿度, KVMモデル, 力電結合