CN105860300A - 一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法,包括以下步骤:制备介电弹性体薄膜,在薄膜两侧分别涂覆一层单壁碳纳米管作为电极,然后将涂有单壁碳纳米管的介电弹性体薄膜顺次折叠成长方形形状,折叠过程中,将介电弹性体薄膜两侧表面的单壁碳纳米管分别与铝箔引线相连,得到高性能介电弹性体驱动器。其中介电弹性体薄膜以重量份计,包括100份橡胶基体、3.5‑8份硫化体系、20‑40份高介电陶瓷填料、10‑50份极性增塑剂。本发明公开的驱动器的制备方法简单,成本低,制备的驱动器能量密度大,稳定性好,变形量大,使用性能好。
Description
技术领域:
本发明涉及电子元器件技术领域,具体的涉及一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法。
背景技术:
介电弹性体是介电性EAP中的一种,较其他聚合物具有更好的综合性能:质量轻、伸长应变大、能量密度高、响应速度快、环境适应性好、更接近于生物肌肉,引起了越来越多相关领域研究人员的兴趣。利用介电弹性体研制的驱动器可直接对外做功,不需要传动机构,体积小、效率高、无噪声,因此在微笑机器人、智能驱动、医学等领域有着广泛的应用前景。
发明内容:
本发明的目的是提供一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法,该制备方法简单,工艺条件温和,成本低,制得的驱动器能量密度大、变形量大、效率高,使用性能好。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法,包括以下步骤:
(1)称取100份橡胶基体、3.5-8份硫化体系、20-40份高介电陶瓷填料、10-50份极性增塑剂混合加入到混炼机中,在20-60℃下混合均匀,出片,室温放置5-10h,然后在平板硫化机上硫化,得到混合材料;
(2)将步骤(1)制得的混合材料制成宽度与厚度比为10:1的条形物,并在常温下固化20-50h,得到介电弹性体薄膜;
(3)在步骤(2)制得的介电弹性体薄膜两侧表面都均匀的涂覆一层单壁碳纳米管;
(4)将涂有单壁碳纳米管的介电弹性体薄膜顺次折叠成长方形形状,折叠过程中,将介电弹性体薄膜两侧表面的单壁碳纳米管分别与铝箔引线相连,得到高性能介电弹性体驱动器。
作为上述技术方案的优选,步骤(1)中,所述橡胶基体为溴化丁基橡胶。
作为上述技术方案的优选,所述溴化丁基橡胶中含溴质量分数为1-2%。
作为上述技术方案的优选,步骤(1)中,所述硫化体系为氧化锌和硬脂酸钙。
作为上述技术方案的优选,步骤(1)中,所述极性增塑剂为磷酸三丁酯、癸二酸二异辛酯、癸二酸二辛酯、丁氧基乙醇壬酯、己二酸二异辛酯、壬二酸二异辛酯、癸二酸二丁酯、癸二酸二(2-乙基己基)酯、磷酸三(2-乙基己基)酯中的一种或多种混合。
作为上述技术方案的优选,步骤(1)中,氧化锌与硬脂酸钙的质量比为(1-3):1。
作为上述技术方案的优选,步骤(1)中,所述高介电陶瓷填料的粒径大小为20-50nm。
作为上述技术方案的优选,步骤(1)中,所述硫化的条件为:硫化压力为10-20MPa,温度为120-170℃,硫化时间为30-45min。
作为上述技术方案的优选,步骤(3)中,所述单壁碳纳米管的涂覆宽度小于介电弹性体薄膜的宽度,涂覆厚度为0.05-0.1mm。
本发明具有以下有益效果:
本发明添加溴化丁基橡胶作为介电弹性体的基体,并加入适量的高介电陶瓷填料和极性小分子增塑剂,制备的介电弹性体薄膜弹性大,延展性好,其本发明采用单壁碳纳米管作为电极,制得的驱动器变形量大,能量密度大,使用性能好,寿命长,且制备方法简单,工艺条件温和,生产成本低。
具体实施方式:
为了更好的理解本发明,下面通过实施例对本发明进一步说明,实施例只用于解释本发明,不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法,包括以下步骤:
(1)称取100份溴化丁基橡胶、1.5份硬脂酸钙、2份氧化锌、20份高介电陶瓷填料、10份磷酸三丁酯混合加入到混炼机中,在20℃下混合均匀,出片,室温放置5h,然后在平板硫化机上,在硫化压力为10MPa,温度为120℃的条件下硫化30min,得到混合材料;
(2)将步骤(1)制得的混合材料制成宽度与厚度比为10:1的条形物,并在常温下固化20h,得到介电弹性体薄膜;
(3)在步骤(2)制得的介电弹性体薄膜两侧表面都均匀的涂覆一层单壁碳纳米管,其涂覆宽度小于介电弹性体薄膜的宽度,涂覆厚度为0.05mm;
(4)将涂有单壁碳纳米管的介电弹性体薄膜顺次折叠成长方形形状,折叠过程中,将介电弹性体薄膜两侧表面的单壁碳纳米管分别与铝箔引线相连,得到高性能介电弹性体驱动器。
实施例2
一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法,包括以下步骤:
(1)称取100份溴化丁基橡胶、4份硬脂酸钙、6.5份氧化锌、40份高介电陶瓷填料、50份癸二酸二异辛酯混合加入到混炼机中,在60℃下混合均匀,出片,室温放置10h,然后在平板硫化机上,在硫化压力为20MPa,温度为170℃的条件下硫化45min,得到混合材料;
(2)将步骤(1)制得的混合材料制成宽度与厚度比为10:1的条形物,并在常温下固化50h,得到介电弹性体薄膜;
(3)在步骤(2)制得的介电弹性体薄膜两侧表面都均匀的涂覆一层单壁碳纳米管,其涂覆宽度小于介电弹性体薄膜的宽度,涂覆厚度为0.1mm;
(4)将涂有单壁碳纳米管的介电弹性体薄膜顺次折叠成长方形形状,折叠过程中,将介电弹性体薄膜两侧表面的单壁碳纳米管分别与铝箔引线相连,得到高性能介电弹性体驱动器。
实施例3
一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法,包括以下步骤:
(1)称取100份溴化丁基橡胶、2份硬脂酸钙、3份氧化锌、25份高介电陶瓷填料、20份癸二酸二辛酯混合加入到混炼机中,在30℃下混合均匀,出片,室温放置6h,然后在平板硫化机上,在硫化压力为12MPa,温度为130℃的条件下硫化35min,得到混合材料;
(2)将步骤(1)制得的混合材料制成宽度与厚度比为10:1的条形物,并在常温下固化30h,得到介电弹性体薄膜;
(3)在步骤(2)制得的介电弹性体薄膜两侧表面都均匀的涂覆一层单壁碳纳米管,其涂覆宽度小于介电弹性体薄膜的宽度,涂覆厚度为0.06mm;
(4)将涂有单壁碳纳米管的介电弹性体薄膜顺次折叠成长方形形状,折叠过程中,将介电弹性体薄膜两侧表面的单壁碳纳米管分别与铝箔引线相连,得到高性能介电弹性体驱动器。
实施例4
一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法,包括以下步骤:
(1)称取100份溴化丁基橡胶、2.5份硬脂酸钙、4份氧化锌、30份高介电陶瓷填料、30份丁氧基乙醇壬酯混合加入到混炼机中,在40℃下混合均匀,出片,室温放置7h,然后在平板硫化机上,在硫化压力为14MPa,温度为140℃的条件下硫化40min,得到混合材料;
(2)将步骤(1)制得的混合材料制成宽度与厚度比为10:1的条形物,并在常温下固化35h,得到介电弹性体薄膜;
(3)在步骤(2)制得的介电弹性体薄膜两侧表面都均匀的涂覆一层单壁碳纳米管,其涂覆宽度小于介电弹性体薄膜的宽度,涂覆厚度为0.07mm;
(4)将涂有单壁碳纳米管的介电弹性体薄膜顺次折叠成长方形形状,折叠过程中,将介电弹性体薄膜两侧表面的单壁碳纳米管分别与铝箔引线相连,得到高性能介电弹性体驱动器。
实施例5
一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法,包括以下步骤:
(1)称取100份溴化丁基橡胶、3份硬脂酸钙、5份氧化锌、35份高介电陶瓷填料、40份己二酸二异辛酯混合加入到混炼机中,在50℃下混合均匀,出片,室温放置8h,然后在平板硫化机上,在硫化压力为16MPa,温度为150℃的条件下硫化45min,得到混合材料;
(2)将步骤(1)制得的混合材料制成宽度与厚度比为10:1的条形物,并在常温下固化40h,得到介电弹性体薄膜;
(3)在步骤(2)制得的介电弹性体薄膜两侧表面都均匀的涂覆一层单壁碳纳米管,其涂覆宽度小于介电弹性体薄膜的宽度,涂覆厚度为0.08mm;
(4)将涂有单壁碳纳米管的介电弹性体薄膜顺次折叠成长方形形状,折叠过程中,将介电弹性体薄膜两侧表面的单壁碳纳米管分别与铝箔引线相连,得到高性能介电弹性体驱动器。
Claims (9)
1.一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)称取100份橡胶基体、3.5-8份硫化体系、20-40份高介电陶瓷填料、10-50份极性增塑剂混合加入到混炼机中,在20-60℃下混合均匀,出片,室温放置5-10h,然后在平板硫化机上硫化,得到混合材料;
(2)将步骤(1)制得的混合材料制成宽度与厚度比为10:1的条形物,并在常温下固化20-50h,得到介电弹性体薄膜;
(3)在步骤(2)制得的介电弹性体薄膜两侧表面都均匀的涂覆一层单壁碳纳米管;
(4)将涂有单壁碳纳米管的介电弹性体薄膜顺次折叠成长方形形状,折叠过程中,将介电弹性体薄膜两侧表面的单壁碳纳米管分别与铝箔引线相连,得到高性能介电弹性体驱动器。
2.如权利要求1所述的一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述橡胶基体为溴化丁基橡胶。
3.如权利要求2所述的一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法,其特征在于,所述溴化丁基橡胶中含溴质量分数为1-2%。
4.如权利要求1所述的一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述硫化体系为氧化锌和硬脂酸钙。
5.如权利要求1所述的一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述极性增塑剂为磷酸三丁酯、癸二酸二异辛酯、癸二酸二辛酯、丁氧基乙醇壬酯、己二酸二异辛酯、壬二酸二异辛酯、癸二酸二丁酯、癸二酸二(2-乙基己基)酯、磷酸三(2-乙基己基)酯中的一种或多种混合。
6.如权利要求4所述的一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,氧化锌与硬脂酸钙的质量比为(1-3):1。
7.如权利要求1所述的一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述高介电陶瓷填料的粒径大小为20-50nm。
8.如权利要求1所述的一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述硫化的条件为:硫化压力为10-20MPa,温度为120-170℃,硫化时间为30-45min。
9.如权利要求1所述的一种高性能介电弹性体驱动器的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述单壁碳纳米管的涂覆宽度小于介电弹性体薄膜的宽度,涂覆厚度为0.05-0.1mm。
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CN106564537A (zh) * | 2016-11-01 | 2017-04-19 | 西安交通大学 | 一种基于智能材料驱动的振动移动机构及其制备方法 |
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