CN101252328A - 介电弹性体折叠形驱动器及其制作方法 - Google Patents

介电弹性体折叠形驱动器及其制作方法 Download PDF

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Abstract

介电弹性体折叠形驱动器及其制作方法，它涉及一种驱动器及其制作方法。本发明的目的是为解决现有的机械驱动、液压驱动、电机驱动存在所需响应时间长、产生噪音大、体积大、重量大、耗电量大、柔性差的问题。本发明的产品将带有第一柔性电极和第二柔性电极的介电弹性体薄膜顺次折叠为长方体形状。本发明的方法将7～15份的硅橡胶原胶、0.3～1.6份的催化剂和＞0～5.5份的调节弹性模量剂用搅拌机以40～400转/分钟的速度常温下搅拌3～5分钟，固化16～48小时。本发明的产品具有变形大、弹性能密度高、反应时间短、疲劳寿命高、体积小、精度高、噪音小、柔性好、仿生性能好的优点。本发明的方法具有工艺简单、工艺流程短、生产的产品质量可靠的优点。

Description

介电弹性体折叠形驱动器及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种驱动器及其制作方法。
背景技术
就驱动器而言，现有的机械驱动、液压驱动、电机驱动存在所需响应时间长、产生噪音大、体积大、重量大、耗电量大、结构复杂、柔性差、生物兼容性差的问题。
发明内容
本发明的目的是为解决现有的机械驱动、液压驱动、电机驱动存在所需响应时间长、产生噪音大、体积大、重量大、耗电量大、结构复杂、柔性差、生物兼容性差的问题，提供一种介电弹性体折叠形驱动器及其制作方法。本发明的介电弹性体折叠形驱动器由介电弹性体薄膜、第一柔性电极、第二柔性电极、第一铝箔和第二铝箔组成，在介电弹性体薄膜的一侧表面涂覆第一柔性电极，在介电弹性体薄膜的另一侧表面涂覆第二柔性电极，带有第一柔性电极和第二柔性电极的介电弹性体薄膜顺次折叠为长方体形状，第一铝箔与第二柔性电极相连接，第二铝箔与第一柔性电极相连接。本发明介电弹性体折叠形驱动器的制作方法通过以下步骤实现：一、介电弹性体薄膜的制备，具体分为以下几个步骤：a、按照重量份数比取7～15份的硅橡胶原胶、0.3～1.6份的催化剂和＞0～5.5份的调节弹性模量剂，将上述材料用搅拌机以40～400转/分钟的速度常温下搅拌3～5分钟；b、将搅拌好的材料制成宽度与厚度比为10∶0.5～2的条形物，将所述条形物在常温下固化16～48小时成为介电弹性体薄膜；二、把介电弹性体薄膜两侧表面都均匀地涂覆一层宽度小于介电弹性体薄膜的宽度、厚度为0.02～0.1mm的石墨；三、将涂覆石墨的介电弹性体薄膜顺次折叠成长方体形状；四、折叠过程中，将介电弹性体薄膜两侧表面的石墨分别与铝箔引线相连接，即为介电弹性体折叠形驱动器。本发明介电弹性体折叠形驱动器的工作原理：在介电弹性体驱动器上施加电压后，由于静电力作用，第一柔性电极和第二柔性电极上的异性电荷相互吸引而每个电极上的同性电荷相互排斥，使介电弹性体薄膜将沿电压施加的方向产生收缩，而在垂直于电压施加的方向扩展延伸，产生较大的垂直于电场方向的应变。由于折叠形驱动器的每一层面积变大而厚度变小，使得驱动器整体产生收缩变形。当不施加电压时，驱动器恢复原状。固定驱动器底端，随着电压的变化，驱动器的形变发生变化，进而产生不同的收缩形态和驱动力。本发明介电弹性体折叠形驱动器的有益效果：本发明的折叠形驱动器具有变形大、弹性能密度高、效率高、反应时间短、疲劳寿命高、循环次数高、驱动力大的优点，本发明还具有轻便、体积小、精度高、结构简单、噪音小、柔性好、仿生性能好的优点。本发明的方法具有工艺简单、工艺流程短、生产的产品质量可靠的优点。
附图说明
图1是本发明介电弹性体薄膜折叠前的结构示意图，图2是本发明介电弹性体薄膜折叠初始时的结构示意图，图3是本发明介电弹性体折叠形驱动器的整体结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：(参见图1～图3)本实施方式的介电弹性体折叠形驱动器由介电弹性体薄膜1、第一柔性电极2、第二柔性电极3、第一铝箔4和第二铝箔5组成，在介电弹性体薄膜1的一侧表面涂覆第一柔性电极2，在介电弹性体薄膜1的另一侧表面涂覆第二柔性电极3，带有第一柔性电极2和第二柔性电极3的介电弹性体薄膜1顺次折叠为长方体形状，第一铝箔4与第二柔性电极3相连接，第二铝箔5与第一柔性电极2相连接。
具体实施方式二：(参见图1～图3)本实施方式第一柔性电极2的材质为石墨。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：(参见图1～图3)本实施方式第二柔性电极3的材质为石墨。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：(参见图1～图3)本实施方式介电弹性体折叠形驱动器的制作方法通过以下步骤实现：一、介电弹性体薄膜的制备，具体分为以下几个步骤：a、按照重量份数比取7～15份的硅橡胶原胶、0.3～1.6份的催化剂和＞0～5.5份的调节弹性模量剂，将上述材料用搅拌机以40～400转/分钟的速度常温下搅拌3～5分钟；b、将搅拌好的材料制成宽度与厚度比为10∶0.5～2的条形物，将所述条形物在常温下固化16～48小时成为介电弹性体薄膜；二、把介电弹性体薄膜两侧表面都均匀地涂覆一层宽度小于介电弹性体薄膜的宽度、厚度为0.02～0.1mm的石墨；三、将涂覆石墨的介电弹性体薄膜顺次折叠成长方体形状；四、折叠过程中，将介电弹性体薄膜两侧表面的石墨分别与铝箔引线相连接，即为介电弹性体折叠形驱动器。
具体实施方式五：本实施方式的步骤一中，按照重量份数比取8～14份的硅橡胶原胶、0.4～1.5份的催化剂和1～5份的调节弹性模量剂。其它与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：本实施方式的步骤一中，按照重量份数比取9～12份的硅橡胶原胶、0.6～1.3份的催化剂和1.6～4.2份的调节弹性模量剂。其它与具体实施方式四相同。
具体实施方式七：本实施方式的步骤一中，按照重量份数比取10份的硅橡胶原胶、1份的催化剂和2.5份的调节弹性模量剂。其它与具体实施方式四相同。
具体实施方式八：本实施方式的步骤二中将搅拌好的材料制成宽度与厚度比为10∶0.7～1.5的条形物。其它与具体实施方式四相同。
具体实施方式九：本实施方式的步骤二中将搅拌好的材料制成宽度与厚度比为10∶0.85～1.2的条形物。其它与具体实施方式四相同。
具体实施方式十：本实施方式的步骤二中将搅拌好的材料制成宽度与厚度比为10∶1的条形物。其它与具体实施方式四相同。
具体实施方式十一：本实施方式的步骤一中制备的介电弹性体薄膜为丙烯酸薄膜。其它与具体实施方式四相同。
电致活性聚合物介电弹性体是一种新型智能高分子材料，它能够在外加电场作用下，通过材料内部结构改变而产生伸缩、弯曲、束紧、膨胀，其功能和生物肌肉十分相似，因此获得了人工肌肉的美誉。介电弹性体具有超大变形、高弹性能密度、高效率、超短反应时间、高疲劳寿命的优点，它是制造主动驱动器的最有潜力的电致活性聚合物材料。介电弹性体折叠形驱动器具有响应时间短、噪音小、驱动力大、结构简单、仿生性能优异的优点。介电弹性体折叠形驱动器可在仿生面部表情、航空航天、机器人、机器昆虫、人工肌肉、噪声控制、触觉接口、肌肉的复位与增长、液体和气体流量控制等众多领域广泛应用。

Claims (10)

1、一种介电弹性体折叠形驱动器，它由介电弹性体薄膜(1)、第一柔性电极(2)、第二柔性电极(3)、第一铝箔(4)和第二铝箔(5)组成，其特征在于：在介电弹性体薄膜(1)的一侧表面涂覆第一柔性电极(2)，在介电弹性体薄膜(1)的另一侧表面涂覆第二柔性电极(3)，带有第一柔性电极(2)和第二柔性电极(3)的介电弹性体薄膜(1)顺次折叠为长方体形状，第一铝箔(4)与第二柔性电极(3)相连接，第二铝箔(5)与第一柔性电极(2)相连接。
2、根据权利要求1所述的介电弹性体折叠形驱动器，其特征在于：第一柔性电极(2)的材质为石墨。
3、根据权利要求1所述的介电弹性体折叠形驱动器，其特征在于：第二柔性电极(3)的材质为石墨。
4、一种权利要求1的介电弹性体折叠形驱动器的制作方法，其特征在于：介电弹性体折叠形驱动器的制作方法通过以下步骤实现：一、介电弹性体薄膜的制备，具体分为以下几个步骤：a、按照重量份数比取7～15份的硅橡胶原胶、0.3～1.6份的催化剂和＞0～5.5份的调节弹性模量剂，将上述材料用搅拌机以40～400转/分钟的速度常温下搅拌3～5分钟；b、将搅拌好的材料制成宽度与厚度比为10∶0.5～2的条形物，将所述条形物在常温下固化16～48小时成为介电弹性体薄膜；二、把介电弹性体薄膜两侧表面都均匀地涂覆一层宽度小于介电弹性体薄膜的宽度、厚度为0.02～0.1mm的石墨；三、将涂覆石墨的介电弹性体薄膜顺次折叠成长方体形状；四、折叠过程中，将介电弹性体薄膜两侧表面的石墨分别与铝箔引线相连接，即为介电弹性体折叠形驱动器。
5、根据权利要求4所述的介电弹性体折叠形驱动器的制作方法，其特征在于：步骤一中，按照重量份数比取8～14份的硅橡胶原胶、0.4～1.5份的催化剂和1～5份的调节弹性模量剂。
6、根据权利要求4所述的介电弹性体折叠形驱动器的制作方法，其特征在于：步骤一中，按照重量份数比取9～12份的硅橡胶原胶、0.6～1.3份的催化剂和1.6～4.2份的调节弹性模量剂。
7、根据权利要求4所述的介电弹性体折叠形驱动器的制作方法，其特征在于：步骤一中，按照重量份数比取10份的硅橡胶原胶、1份的催化剂和2.5份的调节弹性模量剂。
8、根据权利要求4所述的介电弹性体折叠形驱动器的制作方法，其特征在于：步骤二中将搅拌好的材料制成宽度与厚度比为10∶0.7～1.5的条形物。
9、根据权利要求4所述的介电弹性体折叠形驱动器的制作方法，其特征在于：步骤二中将搅拌好的材料制成宽度与厚度比为10∶0.85～1.2的条形物。
10、根据权利要求4所述的介电弹性体折叠形驱动器的制作方法，其特征在于：步骤一中制备的介电弹性体薄膜为丙烯酸薄膜。
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