介電彈性體摺疊形驅動器及其製作方法
2023-06-07 13:50:16
專利名稱：介電彈性體摺疊形驅動器及其製作方法
技術領域：
本發明涉及一種驅動器及其製作方法。
技術背景就驅動器而言，現有的機械驅動、液壓驅動、電機驅動存在所需響應 時間長、產生噪音大、體積大、重量大、耗電量大、結構複雜、柔性差、 生物兼容性差的問題。發明內容本發明的目的是為解決現有的機械驅動、液壓驅動、電機驅動存在所 需響應時間長、產生噪音大、體積大、重量大、耗電量大、結構複雜、柔 性差、生物兼容性差的問題，提供一種介電彈性體摺疊形驅動器及其製作 方法。本發明的介電彈性體摺疊形驅動器由介電彈性體薄膜、第一柔性電 極、第二柔性電極、第一鋁箔和第二鋁箔組成，在介電彈性體薄膜的一側 表面塗覆第一柔性電極，在介電彈性體薄膜的另一側表面塗覆第二柔性電 極，帶有第一柔性電極和第二柔性電極的介電彈性體薄膜順次摺疊為長方 體形狀，第一鋁箔與第二柔性電極相連接，第二鋁箔與第一柔性電極相連 接。本發明介電彈性體摺疊形驅動器的製作方法通過以下步驟實現一、介電彈性體薄膜的製備，具體分為以下幾個步驟:a、按照重量份數比取7~15 份的矽橡膠原膠、0.3 1.6份的催化劑和>0 5.5份的調節彈性模量劑，將上 述材料用攪拌機以40 400轉/分鐘的速度常溫下攪拌3 5分鐘；b、將攪 拌好的材料製成寬度與厚度比為10: 0.5 2的條形物，將所述條形物在常溫 下固化16 48小時成為介電彈性體薄膜；二、把介電彈性體薄膜兩側表面 都均勻地塗覆一層寬度小於介電彈性體薄膜的寬度、厚度為0.02~0.1mm的 石墨；三、將塗覆石墨的介電彈性體薄膜順次摺疊成長方體形狀；四、折 疊過程中，將介電彈性體薄膜兩側表面的石墨分別與鋁箔引線相連接，即 為介電彈性體摺疊形驅動器。本發明介電彈性體摺疊形驅動器的工作原理: 在介電彈性體驅動器上施加電壓後，由於靜電力作用，第一柔性電極和第 二柔性電極上的異性電荷相互吸引而每個電極上的同性電荷相互排斥，使 介電彈性體薄膜將沿電壓施加的方向產生收縮，而在垂直於電壓施加的方 向擴展延伸，產生較大的垂直於電場方向的應變。由於摺疊形驅動器的每一層面積變大而厚度變小，使得驅動器整體產生收縮變形。當不施加電壓 時，驅動器恢復原狀。固定驅動器底端，隨著電壓的變化，驅動器的形變 發生變化，進而產生不同的收縮形態和驅動力。本發明介電彈性體摺疊形 驅動器的有益效果本發明的摺疊形驅動器具有變形大、彈性能密度高、 效率高、反應時間短、疲勞壽命高、循環次數高、驅動力大的優點，本發 明還具有輕便、體積小、精度高、結構簡單、噪音小、柔性好、仿生性能 好的優點。本發明的方法具有工藝簡單、工藝流程短、生產的產品質量可 靠的優點。
圖1是本發明介電彈性體薄膜摺疊前的結構示意圖，圖2是本發明介 電彈性體薄膜摺疊初始時的結構示意圖，圖3是本發明介電彈性體摺疊形 驅動器的整體結構示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一(參見圖1~圖3)本實施方式的介電彈性體摺疊形驅動器由介電彈性體薄膜l、第一柔性電極2、第二柔性電極3、第一鋁箔4 和第二鋁箔5組成，在介電彈性體薄膜1的一側表面塗覆第一柔性電極2， 在介電彈性體薄膜1的另一側表面塗覆第二柔性電極3，帶有第一柔性電極 2和第二柔性電極3的介電彈性體薄膜1順次摺疊為長方體形狀，第一鋁箔 4與第二柔性電極3相連接，第二鋁箔5與第一柔性電極2相連接。 —具體實施方式
二(參見圖1~圖3)本實施方式第一柔性電極2的材質 為石墨。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三(參見圖1~圖3)本實施方式第二柔性電極3的材質 為石墨。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四(參見圖1~圖3)本實施方式介電彈性體摺疊形驅動 器的製作方法通過以下步驟實現 一、介電彈性體薄膜的製備，具體分為 以下幾個步驟a、按照重量份數比取7 15份的矽橡膠原膠、0.3 1.6份的 催化劑和>0 5.5份的調節彈性模量劑，將上述材料用攪拌機以40 400轉 /分鐘的速度常溫下攪拌3 5分鐘；b、將攪拌好的材料製成寬度與厚度比 為10: 0.5 2的條形物，將所述條形物在常溫下固化16 48小時成為介電 彈性體薄膜；二、把介電彈性體薄膜兩側表面都均勻地塗覆一層寬度小於 介電彈性體薄膜的寬度、厚度為0.02 0.1mm的石墨；三、將塗覆石墨的介 電彈性體薄膜順次摺疊成長方體形狀；四、摺疊過程中，將介電彈性體薄膜兩側表面的石墨分別與鋁箔引線相連接，即為介電彈性體摺疊形驅動器。
具體實施方式
五本實施方式的步驟一中，按照重量份數比取8 14份的矽橡膠原膠、0.4~1.5份的催化劑和1 5份的調節彈性模量劑。其它與具 體實施方式四相同。
具體實施方式
六本實施方式的步驟一中，按照重量份數比取9 12份 的矽橡膠原膠、0.6 1.3份的催化劑和1.6 4.2份的調節彈性模量劑。其它 與具體實施方式
四相同。
具體實施方式
七本實施方式的步驟一中，按照重量份數比取10份的 矽橡膠原膠、l份的催化劑和2.5份的調節彈性模量劑。其它與具體實施方 式四相同。
具體實施方式
八本實施方式的步驟二中將攪拌好的材料製成寬度與厚度比為10: 0.7 1.5的條形物。其它與具體實施方式
四相同。
具體實施方式
九本實施方式的步驟二中將攪拌好的材料製成寬度與厚度比為10: 0.85 1.2的條形物。其它與具體實施方式
四相同。
具體實施方式
十本實施方式的步驟二中將攪拌好的材料製成寬度與 厚度比為10: l的條形物。其它與具體實施方式
四相同。
具體實施方式
十一本實施方式的步驟一中製備的介電彈性體薄膜為 丙烯酸薄膜。其它與具體實施方式
四相同。電致活性聚合物介電彈性體是一種新型智能高分子材料，它能夠在外 加電場作用下，通過材料內部結構改變而產生伸縮、彎曲、束緊、膨脹， 其功能和生物肌肉十分相似，因此獲得了人工肌肉的美譽。介電彈性體具 有超大變形、高彈性能密度、高效率、超短反應時間、高疲勞壽命的優點， 它是製造主動驅動器的最有潛力的電致活性聚合物材料。介電彈性體摺疊 形驅動器具有響應時間短、噪音小、驅動力大、結構簡單、仿生性能優異 的優點。介電彈性體摺疊形驅動器可在仿生面部表情、航空航天、機器人、 機器昆蟲、人工肌肉、噪聲控制、觸覺接口、肌肉的復位與增長、液體和 氣體流量控制等眾多領域廣泛應用。
權利要求
1、一種介電彈性體摺疊形驅動器，它由介電彈性體薄膜(1)、第一柔性電極(2)、第二柔性電極(3)、第一鋁箔(4)和第二鋁箔(5)組成，其特徵在於在介電彈性體薄膜(1)的一側表面塗覆第一柔性電極(2)，在介電彈性體薄膜(1)的另一側表面塗覆第二柔性電極(3)，帶有第一柔性電極(2)和第二柔性電極(3)的介電彈性體薄膜(1)順次摺疊為長方體形狀，第一鋁箔(4)與第二柔性電極(3)相連接，第二鋁箔(5)與第一柔性電極(2)相連接。
2、 根據權利要求1所述的介電彈性體摺疊形驅動器，其特徵在於第 一柔性電極(2)的材質為石墨。
3、 根據權利要求l所述的介電彈性體摺疊形驅動器，其特徵在於第 二柔性電極(3)的材質為石墨。
4、 一種權利要求l的介電彈性體摺疊形驅動器的製作方法，其特徵在 於介電彈性體摺疊形驅動器的製作方法通過以下步驟實現 一、介電彈 性體薄膜的製備，具體分為以下幾個步驟a、按照重量份數比取7~15份 的矽橡膠原膠、0.3~1.6份的催化劑和>0 5.5份的調節彈性模量劑，將上述 材料用攪拌機以40 400轉/分鐘的速度常溫下攪拌3 5分鐘；b、將攪拌 好的材料製成寬度與厚度比為10: 0.5 2的條形物，將所述條形物在常溫下 固化16 48小時成為介電彈性體薄膜；二、把介電彈性體薄膜兩側表面都 均勻地塗覆一層寬度小於介電彈性體薄膜的寬度、厚度為0.02~0.1mm的石 墨；三、將塗覆石墨的介電彈性體薄膜順次摺疊成長方體形狀；四、摺疊 過程中，將介電彈性體薄膜兩側表面的石墨分別與鋁箔引線相連接，即為 介電彈性體摺疊形驅動器。
5、 根據權利要求4所述的介電彈性體摺疊形驅動器的製作方法，其特 徵在於步驟一中，按照重量份數比取8 14份的矽橡膠原膠、0.4~1.5份的 催化劑和1 5份的調節彈性模量劑。
6、 根據權利要求4所述的介電彈性體摺疊形驅動器的製作方法，其特 徵在於步驟一中，按照重量份數比取9 12份的矽橡膠原膠、0.6 1.3份的 催化劑和1.6 4.2份的調節彈性模量劑。
7、 根據權利要求4所述的介電彈性體摺疊形驅動器的製作方法，其特徵在於步驟一中，按照重量份數比取10份的矽橡膠原膠、l份的催化劑和2.5份的調節彈性模量劑。
8、 根據權利要求4所述的介電彈性體摺疊形驅動器的製作方法，其特 徵在於步驟二中將攪拌好的材料製成寬度與厚度比為10: 0.7 1.5的條形物。
9、 根據權利要求4所述的介電彈性體摺疊形驅動器的製作方法，其特徵在於步驟二中將攪拌好的材料製成寬度與厚度比為10: 0.85~1.2的條形物。
10、 根據權利要求4所述的介電彈性體摺疊形驅動器的製作方法，其 特徵在於步驟一中製備的介電彈性體薄膜為丙烯酸薄膜。
全文摘要
介電彈性體摺疊形驅動器及其製作方法，它涉及一種驅動器及其製作方法。本發明的目的是為解決現有的機械驅動、液壓驅動、電機驅動存在所需響應時間長、產生噪音大、體積大、重量大、耗電量大、柔性差的問題。本發明的產品將帶有第一柔性電極和第二柔性電極的介電彈性體薄膜順次摺疊為長方體形狀。本發明的方法將7～15份的矽橡膠原膠、0.3～1.6份的催化劑和＞0～5.5份的調節彈性模量劑用攪拌機以40～400轉/分鐘的速度常溫下攪拌3～5分鐘，固化16～48小時。本發明的產品具有變形大、彈性能密度高、反應時間短、疲勞壽命高、體積小、精度高、噪音小、柔性好、仿生性能好的優點。本發明的方法具有工藝簡單、工藝流程短、生產的產品質量可靠的優點。
文檔編號H02N1/00GK101252328SQ20081006431
公開日2008年8月27日 申請日期2008年4月16日 優先權日2008年4月16日
發明者冷勁松, 劉彥菊, 劉立武, 震 張, 亮 施, 剛 鄧 申請人:哈爾濱工業大學