ผลของสมบัติทางไฟฟ้าของยางสังเคราะห์สำหรับประยุกต์ใช้ในงานแอคทูเอเตอร์

Abstract

งานวิจัยนี้ได้ทำการเตรียมยางสังเคราะห์ทั้ง 7 ชนิด คือ ยางสไตรีนอะคริลิก (SAR) ยางอะคริลิก (AR) ยางสไตรีนบิวตะไดอีน (SBR) ยางบิวตะไดอีน (BR) ยางไนไตร (NBR) ยางสไตรีน-ไอโซพรีน-สไตรีน (SIS) ยางสไตรีน-บิวทะไดอีน-สไตรีน (SBS) สำหรับใช้ในงานแอคทูเอเตอร์. การตอบสนองต่อสนามไฟฟ้าภายนอกต่อการงอของชิ้นงานนั้นทำการศึกษาโดยนำชิ้นงานจุ่มในน้ำมันซิลิโคนระหว่างขั้วแผ่นทองแดง ภายใต้ความเข้มสนามไฟฟ้า 0 – 1000 V/mm เมื่อกระตุ้นชิ้นงานด้วยสนามไฟฟ้าจากภายนอก ชิ้นงานเกิดการบิดงอช่วงปลายเข้าหาขั้วบวก และเมื่อเพิ่มความเข้มสนามไฟฟ้าพบว่าองศาการบิดงอของชิ้นยางเพิ่มขึ้น และเมื่อยางบิดงอจะเกิดแรงไดอิเล็กโทรโฟรีซิส โดยเมื่อค่าความเข้มของสนามไฟฟ้ามีค่ามากขึ้นจะทำให้ค่าแรงไดอิเล็กโทรโฟรีซิสที่เกิดขึ้นมีค่าเพิ่มสูงขึ้นด้วยเช่นกัน ทั้งนี้เมื่อมีการกระตุ้นด้วยสนามไฟฟ้าจากภายนอก โมเลกุลของอิลาสโตเมอร์เกิดไดโพลโมเมนต์ขึ้น และขั้วลบของไดโพลโมเมนต์ที่เกิดขึ้นนั้น เกิดแรงดึงดูดกับขั้วบวกของอิเล็กโทรดทำให้เกิดการบิดงอของชิ้นงาน และเมื่อเพิ่มความเข้มของสนามไฟฟ้านั้นก็จะพบว่าไดโพลโมเม้นต์ที่แข็งแรงกว่าเกิดขึ้น ทำให้เกิดแรงบิดงอที่สูงขึ้น และค่าการตอบสนองทางไฟฟ้าถูกศึกษาในงานนี้ด้วย เมื่อมีการกระตุ้นด้วยสนามไฟฟ้าจากภายนอก ค่ามอดูลัสสะสมสูงขึ้นเมื่อมีการกระตุ้นด้วยกระแสไฟฟ้าจากภายนอก เนื่องจากเกิดไดโพลโมเมนต์ขึ้นและเกิดพันธะทางไฟฟ้าระหว่างไดโพลโมเมนต์ จึงต้องใช้แรงบิดมากขึ้นในการทำให้ยางอิลาสโตเมอร์นี้เสียสภาพ. ดังนั้นยางอิลาสโตเมอร์จะมีค่ามอดูลัสสะสมเพิ่มขึ้นและเกิดแรงไดอิเล็กโทรโฟรีซิสขึ้นเมื่อมีการกระตุ้นด้วยสนามไฟฟ้าจากภายนอก ซึ่งทำให้สามารถประยุกต์ใช้ในงานแอคทูเอเตอร์ได้ด้วยการควบคุมความเข้มสนามไฟฟ้าจากภายนอก.

In this research 7 kinds of synthetic rubbers were used, as actuator materials such as styrene acrylic rubber (SAR), acrylic rubber (AR), styrene butadiene rubber (SBR), butadiene rubber (BR), nitrile rubber (NBR), styrene-isoprene-styrene rubber (SIS), and styrene-butadiene-styrene rubber (SBS). The bending response was studied by dipping elastomer in silicone oil between copper electrode under electric field strength of 0 - 1,000 V/mm When external electric field was applied the elastomer was bended toward cathode electrode and degree of bending increase with increasing electric field strength. The dielectrophoresis force (Fd) increases with increasing electric field strength. The dipole moments were generated and interacted with cathode electrode thus elastomer was bended toward cathode electrode. Higher electric field strength, stronger dipole moments were generated higher degree of bending was observed. The electromechanical response of elastomer was studied. When external electric field was applied, the storage modulus (G′) of all elastomer increases due to the electrostatic bonding between generated dipole moments thus higher shear force was required to deform elastomer. When external electric field is applied, the G′ of elastomers increase and Fd of elastomers are generated. Thus these synthesis elastomers can be used in actuator applications under controlling electric field strength.