INDICE
Riassunto I
Introduzione II
Capitolo 1 : Stato dell’arte – Tipologie attuative
1.1 Attuatori pneumatici 2
1.2 Attuatori termici 3
1.2.1 Attuatori a memoria di forma 3 1.2.2 Attuatori ad espansione termica 6
1.3 Attuatori elettromagnetici 8
1.4 Attuatori magnetici 9
1.5 Attuatori elettrici 10
1.5.1 Elettrostatici 10
1.5.2 Attuatori a polimeri elettroattivi 13 1.5.2.1 Ionici (gel, compositi metallo-polimero, polimeri
conduttori,nanotubi) 13
1.5.2.2 Elettronici (elettrostrittivi, piezoelettrici,
ferroelettrici, elastomeri dielettrici) 19
1.6 Confronto 26
Bibliografia 27
Capitolo 2 : Stato dell’arte – Attuatori ad elastomeri dielettrici
2.1 Materiali 31
2.1.1 Elastomeri siliconici 31
2.1.2 Elastomeri acrilici 31
2.1.3 Elastomeri poliuretanici 31 2.1.4 Possibili alternative all’uso dei comuni elastomeri
dielettrici 32
2.2 Limitazioni 33
2.3 Dimensioni 33
2.4 Meccanismi che riducono la velocità di risposta 33
2.5 Effetto della temperatura 34
2.6 Strain tests 34
2.6.1 Linear strain test 34
2.6.2 Circular strain test 35
2.7 Principali configurazioni per la realizzazione di attuatori ad elastomeri
dielettrici 36
2.7.1 Attuatori a film pretensionato 36 2.7.2 Attuatori arrotolati (rolled up) 37
2.7.3 Attuatori tubiformi 38
2.7.4 Attuatori a diaframma 38
2.7.5 Attuatori a fibra 39
2.7.6 Attuatori elicoidali 39
2.7.7 Attuatori bender: unimorfi e dimorfi 40 2.8 Principio di trasduzione elettromeccanica 41
Bibliografia 42
Capitolo 3 : L’attuazione negli elastomeri dielettrici- Descrizione matematica dei
fenomeni fisici e meccanici coinvolti3.1 Stress di Maxwell (stress elettrostatico), approccio classico 44 3.1.1 Pressione elettrostatica 44
3.1.2 Strain 46
3.1.3 Configurazione a film pretensionato 47 3.2 Effetto elettrostrittivo, approccio tensoriale 49 3.3 Densità di energia elettromeccanica 50 3.4 Efficienza di accoppiamento elettromeccanico 51 3.5 Carica immagazzinata e capacità equivalente 52 3.6 Parametri che determinano le prestazioni attuative di un attuatore
planare 53
Bibliografia 54
Capitolo 4 : Metodi per incrementare la costante dielettrica di un elastomero
4.1 La risposta elettrica dei materiali 56 4.1.1 Il contributo delle cariche legate: polarizzazione elettrica e
rilassamento 56
4.1.1.1 Polarizzazione e rilassamento: concetti generali 57 4.1.1.2 Polarizzazione e rilassamento: i legami con la dinamica
microscopica 60
4.1.1.3 Polarizzazione e rilassamento: i meccanismi microscopici e il modello di Debye 61 4.1.1.4 Funzioni fenomenologiche di rilassamento ed evidenze
sperimentali 64
4.1.2 Il contributo delle cariche libere 66 4.1.2.1 Conduzione dc e trasporto non dispersivo 66 4.1.2.2 La conduzione ionica e le sue connessioni con le proprietà
reologiche 69
4.1.3 Il contributo delle cariche debolmente legate 70 4.2 Meccanismi chimico-fisici alla base dell’aumento della ε di un
materiale polimerico 74
4.2.1 Utilizzo di filler inorganici 74 4.2.1.1 Filler inorganici conduttori (effetto Maxwell Wagner) 74
4.2.1.2 La percolazione 80
4.2.1.3 Filler inorganici ceramico-piezoelettrici 99
4.2.2 Utilizzo di filler organici 102
4.2.2.1 Generalità sui polimeri conduttori 102
4.2.2.2 Le proprietà elettriche dei polimeri coniugati 105
4.2.2.3 Impiego dei polimeri conduttori nella realizzazione di
compositi ad elevata costante dielettrica 109 4.2.3 Introduzione di difetti all’interno della matrice polimerica (Defect
Modification Method)
