CN112654334B - 具有电活性聚合物部分的条带及其制造和使用机构 - Google Patents

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Abstract

一种结构包括电活性聚合物(“EAP”)。所述结构可以采用条带的形式，其包括两个或更多个EAP膜层。所述结构还可以包括一个或多个保持器或端部抓取部分。还设想了制造和使用所述EAP结构的方法。

Description

具有电活性聚合物部分的条带及其制造和使用机构
相关申请
本申请要求2018年5月2日提交的标题为“METHODS AND MECHANISMS FOR MAKINGA STRAP HAVING A PORTION MADE WITH ELECTRO-ACTIVE POLYMER”的美国临时专利申请号62/665,972的优先权，该临时专利申请全文以引用方式并入本文。
技术领域
本公开的技术领域涉及电活性聚合物(“EAP”)技术。
背景技术
电活性聚合物在受到电场刺激时可能会表现出尺寸或形状的变化。需要电活性聚合物技术的进一步应用。
发明内容
本公开的一些实施方案涉及一种设备，该设备包括：至少一个复合膜层。在一些实施方案中，至少一个复合膜层中的每个包括：预拉伸的电活性聚合物(“EAP”)子层；和设置在该预拉伸EAP子层上的可拉伸导电子层。
在一些实施方案中，可拉伸导电子层包括足够柔性的材料，使得可拉伸导电子层被配置成符合预拉伸EAP子层的尺寸和形状，同时预拉伸EAP子层保持在预拉伸状态。在一些实施方案中，可拉伸导电子层被配置成接收和分配通过预拉伸EAP子层的电流，同时预拉伸EAP子层保持在预拉伸状态。
在一些实施方案中，该设备包括多个第一保持器。在一些实施方案中，多个第一保持器相对于至少一个复合膜层纵向定位，使得多个第一保持器附接在至少一个复合膜层的顶部。在一些实施方案中，通过粘附或任何其他附接方式附接保持器。
在一些实施方案中，该设备包括多个第二保持器。在一些实施方案中，多个第二保持器相对于至少一个复合膜层中的每个横向设置，使得多个第二保持器附接在至少一个复合膜层的顶部。在一些实施方案中，通过一种或多种粘合剂，或通过一种或多种其他附接机构，诸如一种或多种焊缝、一种或多种激光结合、一种或多种压力密封、一种或多种热密封或前述的任何组合来附接保持器。
在一些实施方案中，多个第一保持器相对于多个第二保持器正交设置，以限定骨架的多个区段。在一些实施方案中，骨架被配置成将预拉伸EAP子层保持在预拉伸状态，同时允许子层在一个或两个方向上扩展。
在一些实施方案中，该设备包括至少一个端部抓取部分。在一些实施方案中，至少一个端部抓取部分设置在至少一个复合膜层的纵向端部上。
在一些实施方案中，可拉伸导电子层为预定图案的形式。在一些实施方案中，预定图案包括一系列横向取向区段。在一些实施方案中，预定图案包括多个纵向部分。在一些实施方案中，多个纵向部分中的每个纵向部分将一系列横向取向区段中的每个横向取向区段连接至一系列横向取向区段中的相邻的横向取向区段。在一些实施方案中，多个纵向部分中的每个纵向部分与一系列横向取向区段中的每个横向取向区段是一体的。在一些实施方案中，多个纵向部分中的每个纵向部分的宽度小于一系列横向取向区段中的每个横向取向区段的宽度，使得在一系列横向取向区段的每个横向取向区段之间形成多个横向取向空间。
在一些实施方案中，该设备包括设置在该设备的相对纵向端部上的两个端部抓取部分。
在一些实施方案中，该设备包括与至少两个复合膜层中的至少一个成一体的至少一个延伸部分，其中该至少一个延伸部分被配置成允许电连接至外部电源。
在一些实施方案中，该设备包括至少一个电绝缘层，其中该至少一个电绝缘层设置在至少一个复合膜层中的每个的外表面上。
在一些实施方案中，预拉伸EAP子层由相对于未拉伸的EAP子层在横向或纵向中的至少一个方向上的1％至5000％的扩展限定。在一些实施方案中，至少一个复合膜层中的每个由相对于至少两个未拉伸的复合膜层在横向或纵向中的至少一个方向上的1％至5000％的扩展限定。
在一些实施方案中，可拉伸导电子层的足够柔性材料包括选自以下的至少一种材料：1)溶液，该溶液包含：碳基或银基导电油墨、聚苯胺(PAni)、碳、石墨粉或它们的任何组合；2)炭黑粉，3)导电聚合物，4)导电橡胶，5)导电银或碳糊，6)导电环氧树脂，7)导电油脂，8)激光切割或模制成扩展图案的刚性导电片，9)可拉伸导电片，其包含嵌入弹性聚氨酯中的金纳米颗粒、碳纳米颗粒或它们的组合的网络；或10)上述各项的任何组合。
本公开的一些实施方案涉及一种方法，该方法包括获得包括至少一个复合膜层的设备的步骤。在一些实施方案中，至少一个复合膜层中的每个包括：设置在预拉伸EAP子层上的可拉伸导电子层。在一些实施方案中，可拉伸导电子层包括足够柔性的材料，使得可拉伸导电子层被配置成符合预拉伸EAP子层的尺寸和形状，同时预拉伸EAP子层保持在预拉伸状态。在一些实施方案中，可拉伸导电子层被配置成接收和分配通过预拉伸EAP子层的电流，同时预拉伸EAP子层保持在预拉伸状态。在一些实施方案中，该设备包括多个第一保持器。在一些实施方案中，多个第一保持器相对于至少一个复合膜层纵向定位，使得多个第一保持器附接在至少一个复合膜层的顶部。在一些实施方案中，该设备包括多个第二保持器。在一些实施方案中，多个第二保持器相对于至少一个复合膜层横向放置，使得多个第二保持器附接在至少一个复合膜层的顶部。在一些实施方案中，通过粘附或任何其他附接方式附接保持器。在一些实施方案中，多个第一保持器相对于多个第二保持器正交设置，以限定骨架的多个区段。在一些实施方案中，骨架被配置成将预拉伸EAP子层保持在预拉伸状态，同时允许子层在一个或两个方向上扩展。在一些实施方案中，该设备包括至少一个端部抓取部分。在一些实施方案中，至少一个端部抓取部分设置在至少一个复合膜层中的至少一个的纵向端部上。
在一些实施方案中，该方法包括以下步骤：与控制器一起将电信号和基线电压发送到驱动电路；利用驱动电路将基线电压转换为足以至少部分地电激活复合膜层的电压；以及将至少部分激活电压施加于至少一个复合膜层，从而至少部分地电激活EAP子层。
在一些实施方案中，该方法包括以下步骤：与控制器一起将电信号和基线电压发送到驱动电路。在一些实施方案中，驱动电路被配置成测量预拉伸EAP的状态并将该状态传送回控制器。在一些实施方案中，预拉伸EAP的状态包括以下各项中的至少一项：横向扩展、纵向扩展、拉伸、负载或功能。
在一些实施方案中，该方法包括以下步骤：用驱动电路将基线电压转换为足以至少部分地将复合膜层电激活至至少部分激活电压的电压。在一些实施方案中，该方法包括至少部分地将复合膜层激活至激活电压的步骤。在一些实施方案中，激活电压在10V至20,000V的范围内。
在一些实施方案中，该方法还包括以下步骤：将设备包裹在固体周围；至少部分地电激活复合膜层以将第一电压施加到复合膜层，其中将第一电压施加到复合膜层向固体施加了第一压力，其中第一压力在6mmHg至1000mmHg的范围内。
在一些实施方案中，该方法还包括以下步骤：将多个不同的电压施加到复合膜层；其中将每个不同的电压施加到至少一个复合膜层向固体施加附加压力，其中每个附加压力不同于第一压力。
在一些实施方案中，固体是具有可变刚度的固体。在一些实施方案中，该方法还包括以下步骤：将多个不同的电压施加到至少一个复合膜层，其中将每个不同的电压施加到固体向该固体施加了与第一压力相同的压力，以便补偿固体的可变刚度。
在一些实施方案中，“至少部分地电激活复合膜层以向至少一个复合层施加第一电压”的步骤发生在“将设备围绕固体包裹”的步骤之前，并且该方法还包括将电压减小到低于第一电压的第二电压的步骤，以便将压力增大到高于第一压力的第二压力。
本公开的一些实施方案涉及一种方法，该方法包括机械拉伸电活性聚合物(“EAP”)以形成预拉伸EAP子层的步骤。
在一些实施方案中，该方法包括将包含柔性导电材料的溶液施加到预拉伸EAP子层上的步骤，从而形成可拉伸导电子层。在一些实施方案中，在“机械拉伸电活性聚合物以形成预拉伸EAP子层”的步骤期间，EAP在横向或纵向中的至少一个方向上拉伸1％至5000％。
在一些实施方案中，该方法包括将粘合剂溶液施加到可拉伸导电子层的步骤。在一些实施方案中，该方法包括以下步骤：用粘合剂溶液，将可拉伸导电子层粘合到预拉伸EAP子层上以形成复合膜层。在一些实施方案中，重复上述步骤至少一次，从而形成至少一个复合膜层。在一些实施方案中，在“将包含柔性导电材料的溶液施加到预拉伸EAP子层”的步骤期间，根据预定的掩模图案，将包含柔性导电材料的溶液沉积到预拉伸EAP子层上，以使可拉伸导电子层的形状符合预定掩模图案的形状，其中预定掩模图案包括：一系列横向取向区段和多个纵向部分。在一些实施方案中，多个纵向部分中的每个纵向部分将一系列横向取向区段中的每个横向取向区段连接至一系列横向取向区段中的相邻的横向取向区段。在一些实施方案中，多个纵向部分中的每个纵向部分与一系列横向取向区段中的每个横向取向区段是一体的。在一些实施方案中，多个纵向部分中的每个纵向部分的宽度小于一系列横向取向区段中的每个横向取向区段的宽度，使得在一系列横向取向区段的每个横向取向区段之间形成多个横向取向空间。在一些实施方案中，EAP子层的形状符合预定掩模图案的形状。在一些实施方案中，在“将粘合剂溶液施加到可拉伸导电子层”的步骤期间，根据预定的掩模图案，将包含粘合剂溶液的溶液沉积到可拉伸导电子层上。
在一些实施方案中，该方法包括以下步骤：在至少一个复合膜层的顶部上附接多个第一保持器。在一些实施方案中，该方法包括以下步骤：相对于至少一个复合膜层纵向地定位多个第一保持器。在一些实施方案中，该方法包括以下步骤：在至少一个复合膜层的顶部上附接多个第二保持器。
在一些实施方案中，该方法包括以下步骤：相对于至少一个复合膜层横向地并且相对于多个第二保持器正交地定位多个第二保持器，以限定骨架的多个区段，从而保持预拉伸EAP子层处于预拉伸状态，同时允许子层在一个或两个方向上扩展。
在一些实施方案中，该方法包括以下步骤：在至少一个复合膜层中的至少一个的纵向端部上设置至少一个端部抓取部分。
在一些实施方案中，该方法包括将电绝缘层施加到至少一个复合膜层的至少一个表面的步骤。
在一些实施方案中，该方法包括将以下中的至少一者附接到EAP结构的步骤：被配置成允许电连接到外部电源的扩展件、驱动电路、控制器、处理器或信号发生器。
附图说明
这些附图构成了本说明书的一部分，并且包括本发明的示例性实施方案，并且示例了本发明的各种目的和特征。此外，附图不一定按比例绘制，一些特征可能被放大以示出特定组件的细节。另外，附图中所示的任何测量、规格等旨在为示例性而非限制性的。因此，本文所公开的具体结构和功能细节不应解释为限制性的，而仅仅是作为教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。图1示出了根据本公开的示例性电活性聚合物结构。
图2示出了根据本公开的另一个示例性电活性聚合物结构。
图3示出了根据本公开的示例性电活性聚合物图案。
图4示出了根据本公开的示例性保持器。
图5示出了根据本公开的另一个示例性电活性聚合物结构的分解图。
图6示出了根据本发明的另一个电活性聚合物结构。
图7示出了大体上示出用于电激活电活性聚合物结构的示例性组件的框图。
具体实施方案
现在将参考本公开的若干实施方案，其实例在附图中示出。只要可行，附图中可以使用相似或相同的附图标记，并且可以指示相似或相同的功能。附图仅出于示例性目的描绘了本公开的实施方案。本领域技术人员将从以下描述中容易地认识到，在不脱离本文描述的本公开的原理的情况下，可以采用本文所示的结构和方法的替代实施方案。如本文所用，术语“例如”、“如”、“任选地”旨在用于引入非限制性实例。
尽管可以，但如本文所用的短语“在一个实施方案中”和“在一些实施方案中”不一定指相同的(一个或多个)实施方案。此外，尽管可以，但如本文所用的短语“在另一个实施方案中”和“在一些其他实施方案中”不一定是指不同的实施方案。因此，如下所述，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，可以容易地组合本公开的各种实施方案。
另外，术语“基于”不是排他的，并且允许基于未描述的其他因素，除非上下文另有明确规定。另外，在整个说明书中，“一个”、“一种”和“该”的含义包括复数引用。“在...中”的含义包括“在...中”和“在...上”。
在整个说明书中，术语“电活性聚合物”、“电活性聚合物”或“EAP”用于表示适于双轴或单轴拉伸的介电弹性体膜。术语“EAP”的使用是对一个种类的一般描述，并且不应限于任何特定的形状、构造材料和/或几何形状，并且本公开的至少一些实施方案涉及所有合适的弹性材料，诸如3MTM VHBTM 4910、4905、4955、4959或9460胶带，Hi-Bond VST4050胶带，Dow CorningTM或NusilTM硅弹性体，Wacker的Elastosil或Silpuran膜，ePTFE或任何其他合适的硅、丙烯酸、PTFE、橡胶、聚对二甲苯或聚丙烯酰胺介电弹性体。
如本文所用，“导体”是指允许电流在一个或多个方向上流动的物体或材料类型。
如本文所用，术语“可拉伸导电子层”、“可拉伸导电涂层”和“可拉伸导体”可以指当存在于预拉伸EAP上(例如，作为涂层)时具有以下结构的材料：当没有外力作用时，EAP具有足够的灵活性以将EAP保持在其预拉伸状态。术语“可拉伸导电子层”、“可拉伸导电涂层”和“可拉伸导体”还可以指具有足够导电的结构的材料，使得当该材料存在于预拉伸EAP上时(例如，作为涂层)，即使EAP受外力(例如，由电流提供的力)作用，该材料也允许EAP保持介电，从而使EAP扩展或压缩超过预拉伸状态。
如本文所用，术语“激活电压”被定义为对应于“预拉伸”EAP的期望的最大拉伸的电压。可以基于选自以下的至少一种合适的特性来确定期望的最大拉伸：EAP材料类型、EAP材料厚度、EAP条带厚度、EAP材料的期望用途(例如，特定的医疗状况)、实体类型、可拉伸导体的类型、可拉伸导电层的厚度等，或它们的任何组合。如本文所用，术语“部分激活电压”被定义为小于“激活电压”但大于EAP处于“预拉伸”状态所需的最小电压(即基线电压，例如，如本文一些实施方案中所述的10V)。
在一些实施方案中，可以通过拉动膜来实现手动预拉伸电活性聚合物膜。在一些实施方案中，EAP膜可以在其边缘处由夹具保持。在一些实施方案中，可以通过拉动夹具中的一个来拉动EAP膜。在一些实施方案中，通过使用阻隔件限制夹具的运动，将EAP膜的预拉伸限制预定量。在一些实施方案中，此类阻隔件的一个实例是具有缝合边缘的套筒，例如，在套筒中放置EAP膜，并通过缝制的边缘限制夹具的移动。在一些实施方案中，将夹具固定就位，将EAP膜保持在预定的预拉伸状态。在一些实施方案中，通过将EAP膜包裹在固体周围，并将一个夹具连接到第二个夹具上来将夹具固定就位。
在一些实施方案中，固体是人体或动物的身体部位。在一些实施方案中，通过机械连接器来进行夹具的连接，例如但不限于：魔术贴、带扣、锁或任何其他类型的机械连接器。在一些实施方案中，套筒可以由织物或任何其他材料制成。
在一些实施方案中，将EAP膜包裹在固体周围，向固体施加了足够的压力。在一些实施方案中，至少部分激活EAP膜通过充分松弛EAP膜来降低施加在固体上的压力。在一些实施方案中，至少部分地使EAP膜失活，通过拉伸EAP膜来提高施加在固体上的压力。在一些实施方案中，本公开的创造性EAP膜可以采取压缩装置的形式。在一些实施方案中，可以将X个EAP膜包裹在固体周围，其中X为2至10,000。在一些实施方案中，可以沿着固体平行地包裹EAP膜。在一些实施方案中，至少部分同时激活EAP膜可用于施加间歇压缩。在一些实施方案中，至少部分地顺序地激活EAP膜可用于施加间歇性的顺序压缩。在一些实施方案中，X是通过至少部分地使EAP膜失活或激活来升高或降低由EAP膜施加的压力所需的时间，其中X在0.01秒至100秒的范围内。在一些实施方案中，当使用EAP膜施加间歇压缩时，压力保持足够的X时间量，其中X在0.01秒至1小时的范围内。在一些实施方案中，当使用EAP膜施加间歇压缩时，压力在X的时间量内保持较低，其中X的范围在0.01秒至1小时的范围内。在一些实施方案中，当使用EAP膜施加顺序压缩时，压力在X的时间段内保持较高，其中X在0.01秒至1小时的范围内。在一些实施方案中，当使用EAP膜施加顺序压缩时，压力在X的时间量内保持较低，其中X在0.01秒至1小时的范围内。在一些实施方案中，当施加顺序压缩时，至少部分地在EAP膜和不同的EAP膜上激活的时间差为X，其中X在0.01秒至100秒的范围内。
在一些实施方案中，该方法还包括以下步骤：将设备包裹在固体周围，并且至少部分地电激活导电膜层以将第一电压施加到EAP子层，其中将第一电压施加到固体上对该固体施加或降低了第一压力。
在一些实施方案中，本公开提供了一种方法，该方法通过将电活性聚合物膜包裹并固定在固体周围，例如通过将其包裹和固定在人体的一部分周围，来将其在单轴上保持在预拉伸状态/条件下。
在一些实施方案中，EAP是开启或关闭(激活或停用)。在一些实施方案中，EAP被部分激活。在一些实施方案中，可以通过改变电压将压力改变一定量，从而可以将不同的治疗选择应用于不同的患者。
在一些实施方案中，改变电压可以在固体上保持恒定的压力。例如，如果固体的刚度是可变的(例如，由于固体弯曲或拉直)，则可以改变电压以解决该变化。
在一些实施方案中，向EAP施加电压，同时至少部分地激活该电压以使得电压更容易被施加，使得在施加电压之后，可以至少部分地使条带失活以增加施加的压力。
在一些实施方案中，EAP膜施加高压，使得压力在6mmHg至1000mmHg的范围内。在一些实施方案中，使得EAP膜施加低压，压力在5mmHg至999mmHg的范围内。
在一些实施方案中，固体是具有可变刚度的固体。在一些实施方案中，该方法还包括以下步骤：将多个不同的电压施加到固体，其中将每个不同的电压施加到该固体向该固体施加了压力，其中每个附加压力与该第一压力相同，以便补偿固体(例如，人的手臂或腿)的可变刚度。
在一些实施方案中，“至少部分地电激活EAP子层以将第一电压施加到EAP子层”的步骤发生在“将设备包裹在固体周围”的步骤之前，该方法还包括将电压减小到低于第一电压的第二电压的步骤，从而将压力增加到高于第一压力的第二压力。
在一些实施方案中，EAP膜由可拉伸导体涂覆。在一些实施方案中，可以通过导电聚合物或任何其他合适的可拉伸导体来产生根据本公开使用的示例性可拉伸导体。
在一些实施方案中，所述导体可以是由以下各项形成和/或包括以下各项的可拉伸导体：1)导体构建溶液，其可以是例如但不限于碳基或银基导电油墨、聚苯胺(PAni)基溶液、碳基溶液、石墨粉基溶液；2)炭黑粉，3)导电聚合物，4)导电橡胶，5)导电银浆或碳浆，6)导电环氧树脂，7)导电油脂，8)激光切割或模制成扩展图案的刚性导电片，9)由嵌入弹性聚氨酯中的金和/或碳纳米粒子的网络制成的可拉伸导电片；或它们的任何组合。在一些实施方案中，所述导体可以通过例如但不限于印刷、蚀刻、刷涂、水分散、胶粘和/或任何其他类似的合适的附接方法或它们的任何组合附接到EAP膜。在一些实施方案中，可拉伸导体由炭黑粉末制成。在一些实施方案中，可拉伸导体由导电聚合物制成。在一些实施方案中，可拉伸导体由导电橡胶制成。在一些实施方案中，扩展图案是锯齿形和扩展菱形图案中的一者。在一些实施方案中，示例性导体为半刚性导体的形式，该半刚性导体例如但不限于由导电油墨(例如，银基和/或碳基导电油墨，诸如但不限于，由Creative Materials，Inc.制造的125-10银基导电油墨或112-48碳基导电油墨。在一些实施方案中，示例性导体为可拉伸导体的形式，例如由嵌入弹性聚氨酯中的金和/或碳纳米粒子的网络产生的可拉伸电导体。在一些实施方案中，示例性导体由附接到电活性聚合物的炭黑粉末层制成，例如但不限于Akzo Nobel(Amsterdam,Netherlands)的Ketjenblack EC-600JD粉末，C-Nergy or 250Pby Ensaco(Timcal,Cleveland,OH)的Super C 65。在一些实施方案中，示例性导体由碳浆或银浆制成，例如但不限于Henkel(Düsseldorf,Germany)的WIK20489-56A。在一些实施方案中，示例性导体由碳或银导电环氧树脂制成，例如但不限于Epo-Teck的H20E。在一些实施方案中，示例性导体由聚苯胺(PAni)基溶液、碳基溶液、激光切割或模制的刚性导电片或它们的任何组合制成。
术语“预拉伸”及其变体在本文中用于描述电活性聚合物膜在至少部分激活之前在单轴或双轴平面方向上诸如在横向和/或纵向上的机械拉伸。在一些实施方案中，通过将EAP维持在预拉伸状态/条件下，EAP可以表现出：
i)电击穿强度提高，
ii)拉入不稳定性最小化或消除；和/或
iii)厚度减少；
iv)至少部分激活EAP所需的电压减小。
在一些实施方案中，术语“预拉伸”是指从电活性聚合物膜原始尺寸的1％-5000％的任何机械拉伸。在一些实施方案中，“预拉伸”是指从电活性聚合物膜原始尺寸的1％-100％的任何机械拉伸。在一些实施方案中，术语“预拉伸”是指从电活性聚合物膜原始尺寸的50％-100％的任何机械拉伸。在一些实施方案中，术语“预拉伸”是指从电活性聚合物膜原始尺寸的50％-1000％的任何机械拉伸。在一些实施方案中，术语“预拉伸”是指从电活性聚合物膜原始尺寸的100％-5000％的任何机械拉伸。在一些实施方案中，术语“预拉伸”是指从电活性聚合物膜原始尺寸的1000％-5000％的任何机械拉伸。在一些实施方案中，术语“预拉伸”是指从电活性聚合物膜原始尺寸的2500％-5000％的任何机械拉伸。
在一些实施方案中，本公开的示例性方法还包括使用一层以上至多达1,000层的电活性聚合物膜，以便提高EAP膜的强度和/或耐久性。在一些实施方案中，本公开的示例性方法还包括使用一层以上至多达100层的电活性聚合物膜，以便提高EAP膜的强度和/或耐久性。
图1示出了根据本公开的一个或多个原理构造的条带的形式的示例性实施方案(100)。图1显示，条带的示例性实施方案(100)可以包括至少两个EAP膜导体层(101、102)。在一些实施方案中，至少两个EAP膜导体层(101、102)中的每一层可以根据至少一个预定图案来成形，并且包括至少一个预拉伸EAP膜子层和至少一个可拉伸导体子层。图1显示，条带的示例性实施方案(100)还可以包括：
i)两个侧保持器(103、104)，
ii)第一端部抓取机构105，
iii)第二端部抓取机构107，以及
iv)一个或多个保持器(106)。
图2示出了根据本公开的至少一些原理的结构的另一个示例性实施方案(200)的分解图。图2显示，示例性实施方案(200)可以包括至少两个EAP膜导体层(201、202)。在一些实施方案中，至少两个EAP膜导体层(201、202)中的每一层可以根据至少一个预定图案来成形，并且包括至少一个预拉伸EAP膜子层和至少一个可拉伸导体子层。在一些实施方案中，在每个EAP膜导体层(201、202)的边缘处，可以制成延伸部(208)以允许电连接到外部电源。在一些实施方案中，延伸部(208)与每个EAP膜导体层(201、202)成一体。图2显示，示例性实施方案(200)还可以包括：
i)两个侧保持器(203、204)，
ii)多个第一端部抓取机构205，
iii)多个第二端部抓取机构207，以及
iv)一个或多个保持器(206)。
图5示出了根据本公开的至少一些原理制成的结构的另一个示例性实施方案(500)的分解图。图5显示，示例性实施方案(500)可以包括至少两个EAP膜导体层(501)。在一些实施方案中，至少两个EAP膜导体层(501)中的每一层可以根据至少一个预定图案来成形，并且包括至少一个预拉伸EAP膜子层和至少一个可拉伸导体子层。在一些实施方案中，每个EAP膜导体层(501)的边缘(诸如纵向边缘)可以被制成延伸部(507)以允许电连接到外部电源。图5显示，示例性实施方案(500)还可以包括：
i)两个侧保持器(503)，
ii)电绝缘层(502)，
Iii)多个第一端部抓取机构505，
iv)多个第二端部抓取机构506，以及
v)一个或多个保持器(504)。
图6示出了条带形式的本发明结构的示例性实施方案(601)。图6显示，当至少部分地电激活时，示例性实施方案在单轴上从其原始尺寸扩展了百分之X(602)。在一些实施方案中，X为3-1000。在一些实施方案中，X为3-500。在一些实施方案中，X为3-100。在一些实施方案中，X为50-1000。在一些实施方案中，X为100-1000。在一些实施方案中，X为500-1000。
图7示出了大体上示出用于至少部分电激活EAP条带的示例性组件的框图。控制器(701)可以将电信号和基线电压发送到驱动电路(702)。驱动电路(702)可以将基线电压转换为至少部分激活EAP条带(703)所需的电压。在一些实施方案中，驱动电路(702)可以经由在每个EAP膜导体层(208、507)的边缘处的延伸部连接至EAP条带(703)。在一些实施方案中，将至少部分激活电压施加到每个EAP膜导体层(208、507)的边缘处的延伸部。在一些实施方案中，驱动电路(702)可以测量EAP条带(703)的状态，例如但不限于横向和/或纵向扩展、拉伸、负载和功能的量。在一些实施方案中，驱动电路(702)可以将EAP条带(703)的状态传送回控制器(701)。
在一些实施方案中，条带形式的示例性结构可以具有长度X、宽度Y和厚度Z。在一些实施方案中，X在0.01mm-10000mm的范围内。在一些实施方案中，X在0.1mm-1000mm的范围内。在一些实施方案中，X在1mm-10000mm的范围内。在一些实施方案中，X在1mm-1000mm的范围内。在一些实施方案中，Y在0.01mm-10000mm的范围内。在一些实施方案中，Y在0.1mm-1000mm的范围内。在一些实施方案中，Y在1mm-1000mm的范围内。在一些实施方案中，Y在1mm-1000mm的范围内。在一些实施方案中，Z在0.01mm-1000mm的范围内。在一些实施方案中，Z在0.1mm-1000mm的范围内。在一些实施方案中，Z在1mm-1000mm的范围内。在一些实施方案中，Z在1mm-1000mm的范围内。
在一些实施方案中，预拉伸EAP膜的每个子层可以具有在0.5毫米-1.0毫米(mm)之间变化的厚度。在一些实施方案中，预拉伸EAP膜的每个子层的厚度可以在10μm-5mm的范围内。在一些实施方案中，预拉伸EAP膜的每个子层的厚度可以在100μm-5mm的范围内。在一些实施方案中，预拉伸EAP膜的每个子层的厚度可以在1000um-5mm之间。在一些实施方案中，预拉伸EAP膜的每个子层的厚度可以在10um-1mm的范围内。在一些实施方案中，预拉伸EAP膜的每个子层的厚度可以为100um-1mm。在一些实施方案中，预拉伸EAP膜的每个子层的厚度可以在500um-1mm的范围内。
在一些实施方案中，当在具有预定图案的掩模(例如，图3)上通过一次或多次沉积具有例如但不限于与甲醇混合的炭黑粉末的导体构建溶液并且将其放置在预拉伸EAP膜的相应子层的顶部上时，可以产生可拉伸导体的每个子层。在一些实施方案中，至少一种导体材料的沉积可以通过空气喷雾来完成。在炭黑粉末与甲醇的示例性导体构建溶液的情况下，在沉积之后，甲醇将蒸发，并且炭黑粉末将保持附着在预拉伸EAP膜的相应子层的顶部上。在一些实施方案中，甲醇可以被任何其他合适的溶剂(例如，乙醇、丙酮、乙酸乙酯、甲苯、丁醇、乙酸乙酯)代替或与之组合。
在一些实施方案中，可以在具有可拉伸导体的相应子层的顶部上沉积粘合剂溶液作为另一个子层。在一些实施方案中，示例性粘合剂溶液可以是包括但不限于与合适的溶剂(例如，甲醇、丙酮、乙酸乙酯、甲苯、丁醇、乙酸乙酯)混合的一种或多种粘合剂的溶液。
例如，当甲醇将蒸发时，粘合剂将保留并用作进一步的粘合机构以粘合本公开的发明结构的各个实施方案的连续层(例如100、200、500)。在一些实施方案中，甲醇可以被任何其他合适的溶剂(例如，乙醇、丙酮、乙酸乙酯、甲苯、丁醇、乙酸乙酯)代替或与之组合。在一些实施方案中，粘合剂可以由任何其他合适的材料代替或与其组合，所述材料表现出类似合适的粘合特性而不增加任何刚性或仅增加操作上不显著的刚性(例如，在一个实例中：增加的刚性小于15％；在另一个实例中：增加的刚性小于10％；在另一个实例中：增加的刚性小于5％；在另一个实例中：增加的刚性小于1％)。
在一些实施方案中，示例性的导体构建溶液还可以还包括至少一种粘合剂。
在一些实施方案中，保持器(例如106、206、504)可以由任何合适的塑性材料制成，诸如但不限于聚碳酸酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯酰胺、聚邻苯二甲酰胺、玻璃纤维或任何其他类似类型的材料。在一些实施方案中，保持器(106、206、504)可以具有任何合适的形状(例如，图4)。在一些实施方案中，保持器(106、206、504)可以具有任何合适的厚度(例如，1mm)。在一些实施方案中，保持器(106、206、504)可以具有可以在本发明结构的相应实施方案(例如100、200、500)的显著部分宽度或整个宽度上延伸的任何合适的长度。在一些实施方案中，保持器(106、206、504)可以通过各种合适的方法(例诸如但不限于胶粘)附接到相应的层。在一些实施方案中，可以在没有任何附接方法的情况下将保持器(106、206、504)放置在连续的层之间。
在一些实施方案中，每个抓取机构可以具有合适的尺寸、形状和/或厚度。在一些实施方案中，每个抓取机构可以在合适的材料、尺寸、形状和/或厚度上变化。例如，抓取机构可以具有至少0.1mm的厚度。在一些实施方案中，示例性抓取机构的厚度可以在0.1mm和5mm之间变化。在一些实施方案中，示例性抓取机构的厚度可以在1mm和5mm之间变化。例如，抓我机构可以由诸如但不限于聚氯乙烯或类似的合适材料的材料制成。
在一些实施方案中，每个侧保持器(例如103、104、203或204、503)可以具有合适的尺寸、形状和/或厚度。在一些实施方案中，每个侧保持器可以在合适的材料、尺寸、形状和/或厚度上变化。例如，侧保持器可以具有厚度X mm和宽度Y mm。在一些实施方案中，Y将大于X。在一些实施方案中，Y将等于X。在一些实施方案中，X在0.01mm–100mm之间。在一些实施方案中，X在0.1mm–100mm之间。在一些实施方案中，X在0.01mm–50mm之间。在一些实施方案中，Y在0.01mm–100mm之间。在一些实施方案中，Y在0.1mm–100mm之间。在一些实施方案中，Y在0.01mm–50mm之间。例如，侧保持器可以由诸如但不限于弹性体的材料(例如，被折叠X次并切割成期望的尺寸、形状和厚度的EAP膜)制成。
在一些实施方案中，可以根据以下示例性步骤顺序来形成本发明的结构(例如100、200、500)。在步骤1，通过指定的拉伸机对EAP膜进行机械拉伸以获得预拉伸EAP膜，该EAP膜在整个组装过程中保持预拉伸状态以形成示例性结构(例如100、200、500)。在一些实施方案中，根据美国专利No.9,433,537和/或WIPO公开No.WO 2019/025854中详述的一种或多种方法，预拉伸EAP膜在整个组装过程中保持预拉伸状态，这些专利中每个的相应全部内容以引用方式并入本文。预拉伸EAP膜形成每个相应层的预拉伸EAP膜的每个相应子层。
在步骤2，可以将具有示例性可拉伸导体的溶液的至少一个涂层沉积在预拉伸EAP膜涂层的每个相应子层上，以形成每个相应层的可拉伸导体的每个相应子层。例如，如上所述，可以通过利用预定的掩模图案来沉积示例性的导体构建溶液。例如，图3示出了具有预定形状的切口(301)的示例性预定掩模图案(300)，示例性导体构建溶液被沉积到预拉伸EAP膜涂层的每个相应子层上，形成该预定形状。例如，可拉伸导体的相应子层可以为1cm-100cm宽和1cm-300cm长。例如，可拉伸导体的相应子层可以为1cm-60cm宽和1cm-100cm长。例如，可拉伸导体的相应子层可以为1cm-10cm宽和10cm-50cm长。例如，可拉伸导体的相应子层可以为6cm-10cm宽和20cm-40cm长。
在步骤3，在形成可拉伸导体之后，将至少一个示例性粘合剂溶液的涂层沉积在可拉伸导体子层的顶部上，从而在连续层(例如101和102、201和202、501)之间提供附加的粘合。
在步骤4，将步骤1-3重复Z预定次，以获得例如但不限于Z层结构(例如100、200、500)。在一些实施方案中，Z可以在2和10,000之间变化。在一些实施方案中，Z可以为至少2。在一些实施方案中，Z可以为至少10。在一些实施方案中，Z可以为至少100。在一些实施方案中，Z可以为至少1,000。在一些实施方案中，Z可以为至少10,000。
在步骤4期间，以预定的合适的周期性，将S个保持器(例如106、206)放置在一对连续层之间，以形成底盘或骨架。在一些实施方案中，S的数量可以从1到100变化。例如，如果希望示例性发明结构(例如100、200、500)具有10个EAP膜导体层，则可以将多个保持器放置在2对层内，其中其间具有相应多个保持器的每对层通过至少一个不具有保持器的EAP膜导体层与在其间具有相应多个保持器的另一对层分开。
在步骤4期间，将一对侧保持器(例如103和104、203和204、503)放置在示例性发明结构(例如100、200、500)的每个纵向侧上的至少一对连续层之间。在一些实施方案中，可以在组装至少R个层之后放置这对侧保持器(例如103和104、203和204、503)。例如，R可以等于Z的一半的取整数。例如，R可以等于Z的四分之一的取整数。例如，R可以等于Z的三分之一的取整数。
在步骤4期间，可以将至少一个第一端部抓取机构(例如105、205、505)和至少一个第二端部抓取机构(例如107、207、506)放置在一个或多个合适的位置，以允许保持示例性发明结构(例如100、200、500)，诸如但不限于选自以下位置：
1)两者都在至少一对连续层之间，
2)一个在第一对连续层之间，另一个在第二对连续层之间，
3)一个在一对连续层之间，另一个是这对连续层中的一层和另一个连续层；
4)两者均附接到初始层的非导体侧；
5)两者均附接到最终层的非导体侧；
6)它们的任何组合。
在一些实施方案中，可以通过合适的粘合剂(例如，不赋予刚性的胶水等)将一个或多个抓取机构进一步固定在它们相应的位置。
在一些实施方案中，在步骤4之后，任选地，可以将预定厚度(未拉伸)的未拉伸弹性体膜附着在示例性发明结构(例如100、200、500)的两侧上，以进一步支撑示例性发明结构的预拉伸状态。
在一些实施方案中，在步骤4之后，将示例性发明结构(例如100、200、500)与EAP膜的其余部分机械地分离。在一些实施方案中，在步骤4之后，将示例性发明结构(例如100、200、500)在一侧或两侧上涂覆电绝缘层(例如502)。在一些实施方案中，电绝缘层(例如502)也用于机械地稳定本发明结构。在一些实施方案中，电绝缘层(例如502)由硅弹性体、丙烯酸类弹性体、橡胶或任何其他电绝缘材料制成。在一些实施方案中，电绝缘层(例如502)的厚度为0.01mm至10cm。在一些实施方案中，可以在示例性发明结构的每一侧中使用不止一层电绝缘材料。在一些实施方案中，可以通过倾倒、印刷、蚀刻、刷涂、水分散、胶粘、离子附着和/或任何其他合适的附着方法来制备涂层。
在一些实施方案中，在每个EAP膜导体层(201、202)的边缘处，可以制成延伸部(208、507)以允许电连接到外部电源。在一些实施方案中，延伸部经由电线附接到驱动电路。在一些实施方案中，驱动电路将输入电压(例如，来自控制器、电池或任何其他外部电源)转换为用于至少部分激活的所需电压。在一些实施方案中，根据输入信号，例如但不限于来自控制器、处理器或任何其他信号发生器的输入信号，来设置用于至少部分激活的所需电压。在一些实施方案中，驱动电路被置于条带的边缘处。
在一些实施方案中，根据本公开使用的示例性导体选自可拉伸导体、呈扩展图案的刚性导体、呈扩展图案的印刷导体以及它们的任意组合。
在一些实施方案中，可以根据嵌入弹性聚氨酯中的金和/或碳纳米粒子的网络或任何其他合适的可拉伸导体来产生根据本公开使用的示例性可拉伸导体。
在一些实施方案中，可以通过胶粘到电活性聚合物或任何其他合适的可拉伸导体上的炭黑粉末层来产生根据本公开使用的示例性可拉伸导体。
在一些实施方案中，可以通过导电橡胶或任何其他合适的可拉伸导体来产生根据本公开使用的示例性可拉伸导体。
在一些实施方案中，可以通过施加碳浆或银浆或任何其他合适的可拉伸导体来产生根据本公开使用的示例性可拉伸导体。
在一些实施方案中，可以通过施加碳或银的环氧树脂或任何其他合适的可拉伸导体来产生根据本公开使用的示例性可拉伸导体。
在一些实施方案中，可以利用基于银和/或碳的导电油墨制成根据本发明使用的示例性印刷导体。
在一些实施方案中，通过印刷、蚀刻、刷涂、水分散、胶粘、离子附着和/或任何其他合适的附着方法来完成示例性导体至电活性聚合物的附着。
在一些实施方案中，可以通过在附着到电活性聚合物膜的导电层上施加电荷来至少部分地激活示例性EAP膜，从而产生电场，该电场使电活性聚合物膜沿单轴或双轴方向扩展。在一些实施方案中，至少部分激活使示例性EAP膜从其原始尺寸在单轴或双轴方向上扩展3％-100％。在一些实施方案中，至少部分激活使示例性EAP膜从其原始尺寸在单轴或双轴方向上扩展3％-500％。在一些实施方案中，至少部分激活使示例性EAP膜从其原始尺寸在单轴或双轴方向上扩展3％-1000％。在一些实施方案中，至少部分激活使示例性EAP膜从其原始尺寸在单轴或双轴方向上扩展50％-1000％。在一些实施方案中，激活使示例性EAP膜在其原始尺寸上沿单轴或双轴方向扩展了100％-1000％。在一些实施方案中，至少部分激活使示例性EAP膜从其原始尺寸在单轴或双轴方向上扩展500％-1000％。
在一些实施方案中，影响扩展和扩展方向的变量包括但不限于：
i)预拉伸的量和/或方向；
ii)施加的电荷(例如从10V-20,000V，从100V-20,000V，从1000V-20,000V，从10V-1,000V，从10V-10,000V，从10,000V-20,000V)；
iii)固定/附着的方法和/或类型；以及
iv)它们的任何组合。
在一些实施方案中，通过例如但不限于印刷(例如，使用导电油墨)，蚀刻(例如，使用电解质溶液)，刷涂(例如，使用碳石墨粉和硅油)，水分散(例如，使用基于PAni的溶液)，胶粘(例如，胶粘激光切割或模制成扩展图案，诸如锯齿形刚性导电片)，以及任何其他合适的适用方法将每个导电层附着到EAP膜的子层。
在一些实施方案中，预拉伸的电活性聚合物改善了电能与机械能之间的转化。在一些实施方案中，由于以下至少一者，预拉伸状态/条件稳定了电活性聚合物的激活：
i)通过产生电致伸缩来最小化或消除拉入不稳定性；
ii)增加击穿强度；以及
iii)减小膜厚度，从而降低激活所需的电压。
在一些实施方案中，通过拉伸材料来减小膜厚度。
例如，当在电活性聚合物膜上施加电压时，拉动不稳定性可识别状态，导致膜变薄——例如，电压产生较高的电场，其挤压电活性聚合物膜作为正反馈直至电击穿。
在一些实施方案中，激活3M VHB 4910膜所需的电压为每1mm 50KV。将膜双轴预拉伸10倍，将膜厚度减小到0.1mm，激活电压减小到5KV。在一些实施方案中，当预拉伸时，丙烯酸共聚物弹性体(例如，3M Corporation的3M VHB 4910或VHB 4905)产生线性拉伸面积的3％至1000％的稳定的相对较高且可逆的机电拉伸。
在本公开的一些实施方案中，本文所述的方法和设备可以被配置成施加静态压缩、顺序压缩、分段压缩、间歇压缩或任何其他类型的压缩。在一些实施方案中，本文所述的方法和设备可用于预防和/或治疗各种血管或淋巴疾病，例如但不限于DVT(深静脉血栓形成)、淋巴水肿、静脉曲张、蜘蛛静脉、CVI(慢性静脉功能不全)、溃疡、浅表静脉血栓形成或静脉炎和糖尿病伤口。在一些实施方案中，主动压迫绷带可用于预防和/或治疗和/或减轻例如但不限于疤痕组织、肿胀、肌肉酸痛、烧伤、蜂窝织炎、慢性水肿、湿疹、感染伤口和大疱表皮松解。在一些实施方案中，本文所述的方法和设备可用于减少矫形手术、肿胀、感染和运动损伤的恢复时间。在一些实施方案中，恢复时间可以减少1％至100％，2％至50％，4％至25％，8％至12％，9％至10％以及它们之间的所有范围。
本公开的一些实施方案涉及一种设备，该设备包括：至少两个预拉伸的电活性聚合物(“EAP”)层。在一些实施方案中，至少两个预拉伸EAP层中的每个包括设置在其上的可拉伸导电涂层。
在一些实施方案中，该设备包括多个第一保持器。在一些实施方案中，多个第一保持器相对于至少两个预拉伸EAP层纵向定位，使得多个第一保持器被夹在至少两个预拉伸EAP层之间。
在一些实施方案中，该设备包括多个第二保持器。在一些实施方案中，多个第二保持器相对于至少两个预拉伸EAP层中的每个横向定位，使得多个第二保持器被夹在至少两个预拉伸EAP层中的每个之间。
本公开的一些实施方案涉及一种方法，该方法包括以下步骤：将多个第一保持器夹在至少两个预拉伸EAP层之间。在一些实施方案中，该方法包括以下步骤：相对于至少两个预拉伸EAP层纵向定位多个第一保持器。在一些实施方案中，该方法包括以下步骤：将多个第二保持器夹在至少两个预拉伸EAP层的每个之间。
现在将参考以下编号的条款描述本公开的至少一些方面，这些条款在下文中被指定为：[“C1、C2、C3、C4等…”]。
C1：一种设备，包括：至少一个复合膜层；其中至少一个复合膜层中的每个包括：预拉伸的电活性聚合物(“EAP”)子层；和设置在预拉伸EAP子层上的可拉伸导电子层；其中可拉伸导电子层包括足够柔性的材料，使得可拉伸导电子层被配置成符合预拉伸EAP子层的尺寸和形状，同时预拉伸EAP子层保持在预拉伸状态；其中可拉伸导电子层被配置成接收和分配通过预拉伸EAP子层的电流，同时将预拉伸EAP子层保持在预拉伸状态；多个第一保持器；其中多个第一保持器相对于至少一个复合膜层纵向定位，使得多个第一保持器附接在至少一个复合膜层的顶部上；多个第二保持器；其中多个第二保持器相对于至少一个复合膜层中的每个横向定位，使得多个第二保持器附接在至少一个复合膜层的顶部上；其中多个第一保持器相对于多个第二保持器正交设置，以限定骨架的多个区段；其中骨架被配置成将预拉伸EAP子层保持在预拉伸状态，同时允许子层在一个或两个方向上扩展；至少一个端部抓取部分；其中至少一个端部抓取部分设置在至少一个复合膜层中的至少一个的纵向端部上。
C2：C1的设备，其中可拉伸导电子层呈预定图案的形式，其中预定图案包括：一系列横向取向区段；多个纵向部分；其中多个纵向部分中的每个纵向部分将一系列横向取向区段中的每个横向取向区段连接到一系列横向取向区段中的相邻横向取向区段；其中多个纵向部分中的每个纵向部分与一系列横向取向区段中的每个横向取向区段成一体；其中多个纵向部分中的每个纵向部分的宽度小于一系列横向定向部分的每个横向定向部分的宽度，使得在一系列横向定向部分的每个横向定向部分之间形成多个横向取向空间。
C3：C1的设备，包括设置在设备的相对纵向端部上的两个端部抓取部分。
C4：C1的设备，包括与至少两个复合膜层中的至少一个成一体的至少一个延伸部分，其中至少一个延伸部分被配置成允许电连接到外部电源。
C5：C1的设备，还包括至少一个电绝缘层，其中至少一个电绝缘层设置在至少一个复合膜层中的每个的外表面上。
C6：C1的设备，其中预拉伸EAP子层由相对于未拉伸EAP子层在横向或纵向中的至少一个方向上的1％至5000％的扩展来限定。
C7：C1的设备，其中可拉伸导电子层的足够柔性材料包括至少一种选自以下的材料：1)溶液，该溶液包含：碳基或银基导电油墨、聚苯胺(PAni)、碳、石墨粉或它们的任何组合，2)炭黑粉，3)导电聚合物，4)导电橡胶，5)导电银浆或碳浆，6)导电环氧树脂，7)导电油脂，8)激光切割或模制成扩展图案的刚性导电片，9)可拉伸导电片，其包含嵌入弹性聚氨酯中的金纳米颗粒、碳纳米颗粒或它们的组合的网络；或10)上述各项的任何组合。
C8：一种方法，包括以下步骤：获得一种设备，该设备包括：至少一个复合膜层；其中至少一个复合膜层中的每个包括：预拉伸的电活性聚合物(“EAP”)子层；和设置在预拉伸EAP子层上的可拉伸导电子层；其中可拉伸导电子层包括足够柔性的材料，使得可拉伸导电子层被配置成符合预拉伸EAP子层的尺寸和形状，同时预拉伸EAP子层保持在预拉伸状态；其中可拉伸导电子层被配置成接收和分配通过预拉伸EAP子层的电流，同时将预拉伸EAP子层保持在预拉伸状态；多个第一保持器；其中多个第一保持器相对于至少一个复合膜层纵向定位，使得多个第一保持器附接在至少一个复合膜层的顶部上；多个第二保持器；其中多个第二保持器相对于至少一个复合膜层中的每个横向定位，使得多个第二保持器附接在至少一个复合膜层的顶部上；其中多个第一保持器相对于多个第二保持器正交设置，以限定骨架的多个区段；其中骨架被配置成将预拉伸EAP子层保持在预拉伸状态，同时允许子层在一个或两个方向上扩展；至少一个端部抓取部分；其中至少一个端部抓取部分设置在至少一个复合膜层中的至少一个的纵向端部上；用控制器将电信号和基线电压发送到驱动电路；用驱动电路将基线电压转换为足以至少部分电激活复合膜层的电压，并将至少部分激活电压施加于复合膜层，从而至少部分地电激活EAP子层。
C9：C8的方法，还包括以下步骤：将设备包裹在固体周围；至少部分地电激活复合膜层以将第一电压施加到EAP子层，其中将第一电压施加到EAP子层向固体施加了第一压力，其中第一压力在6mmHg至1000mmHg的范围内。
C10：C9的方法，还包括以下步骤：将多个附加电压施加到EAP子层，其中每个附加电压与第一电压不同；其中将每个附加电压施加到固体向该固体施加附加压力，其中每个附加压力与第一压力不同。
C11：C10的方法，其中固体是具有可变刚度的固体，该方法还包括以下步骤：将多个附加电压施加到EAP子层；其中将每个附加电压施加到固体向该固体施加附加压力，其中每个附加压力与第一压力相同，以便补偿该固体的可变刚度。
C12：C9的方法，其中“至少部分地电激活EAP子层以将第一电压施加到EAP子层”的步骤发生在“将设备包裹在固体周围”的步骤之前，该方法还包括将电压减小到低于第一电压的第二电压的步骤，以便将压力增大到高于第一压力的第二压力。
C13：C8的方法，其中部分激活电压在10V至20,000V的范围内。
C14：C8的方法，其中驱动电路被配置成测量预拉伸EAP的状态并将该状态传送回控制器。
C15：C14的方法，其中预拉伸EAP的状态包括以下中的至少一者：横向扩展、纵向扩展、拉伸、负载或功能。
C16：一种方法，包括：机械拉伸电活性聚合物(“EAP”)以形成预拉伸EAP子层；将包含柔性导电材料的溶液施加到预拉伸EAP子层，从而形成可拉伸导电子层；将粘合剂溶液施加到可拉伸导电子层；用粘合剂溶液，将可拉伸导电子层粘合到预拉伸EAP子层上以形成复合膜层；至少重复上述步骤一次，从而形成至少一个复合膜层；在至少一个复合膜层的顶部上附接多个第一保持器；相对于至少一个复合膜层纵向定位多个第一保持器；在至少一个复合膜层的顶部上附接多个第二保持器；相对于至少一个复合膜层横向地并且相对于多个第二保持器正交地定位多个第二保持器，以限定骨架的多个区段，从而将预拉伸EAP子层保持在预拉伸状态，同时允许子层在一个或两个方向上扩展；在至少一个复合膜层中的至少一层的纵向端部上设置至少一个端部抓取部分，从而形成EAP结构。
C17：C16的方法，其中在“将包含柔性导电材料的溶液施加到预拉伸EAP子层”的步骤中，根据预定的掩模图案，将包含柔性导电材料的溶液沉积到预拉伸EAP子层上，使得可拉伸导电子层的形状符合预定掩模图案的形状，其中预定掩模图案包括：一系列横向取向区段；多个纵向部分；其中多个纵向部分中的每个纵向部分将一系列横向取向区段中的每个横向取向区段连接到一系列横向取向区段中的相邻横向取向区段；其中多个纵向部分中的每个纵向部分与一系列横向取向区段中的每个横向取向区段成一体；其中多个纵向部分中的每个纵向部分的宽度小于一系列横向取向区段的每个横向取向区段的宽度，使得在一系列横向取向区段的每个横向取向区段之间形成多个横向取向的空间。
C18：C16的方法，还包括将电绝缘层施加到至少一个复合膜层的至少一个表面的步骤。
C19：C16的方法，还包括将以下中的至少一者附接到EAP结构的步骤：被配置为允许电连接到外部电源的扩展件、驱动电路、控制器、处理器或信号发生器。
C20：C16的方法，其中在“机械拉伸电活性聚合物以形成预拉伸EAP子层”的步骤中，EAP在横向或纵向中的至少一个方向上拉伸1％至5000％。
本领域技术人员将理解，在不违反本文详述的本公开的原理的情况下，在一些实施方案中，可以将本公开的示例性说明性方法和示例性说明性系统具体地配置成与美国专利No.9,433,537和/或WIPO公开No.WO2019/025854中详述的一种或多种技术、方法和/或系统以任何组合使用，为此目的将每个此类具体公开内容全文以引用方式并入本文。
尽管已经描述了本公开的几个实施方案，但应当理解，这些实施方案仅是示例性的，而非限制性的，并且许多修改对于本领域普通技术人员而言将变得显而易见，包括本文所述的本发明方法、本发明系统和本发明装置可以彼此任意组合使用。此外，可以以任何期望的顺序执行各个步骤(并且可以添加任何期望的步骤和/或可以消除任何期望的步骤)。

Claims (15)

1.一种设备，包括：
至少一个复合膜层；
其中所述至少一个复合膜层中的每个包括：
预拉伸的电活性聚合物子层；和
可拉伸导电子层，所述可拉伸导电子层设置在所述预拉伸的电活性聚合物子层上；
其中所述可拉伸导电子层包括柔性材料，使得所述可拉伸导电子层被配置成符合所述预拉伸的电活性聚合物子层的尺寸和形状，同时所述预拉伸的电活性聚合物子层保持在预拉伸状态；
其中所述可拉伸导电子层被配置成在所述预拉伸的电活性聚合物子层保持在所述预拉伸状态的同时接收和分配电流；
多个第一保持器；
其中所述多个第一保持器相对于所述至少一个复合膜层纵向定位，使得所述多个第一保持器附接在所述至少一个复合膜层的顶部；
多个第二保持器；
其中所述多个第二保持器相对于所述至少一个复合膜层中的每个横向定位，使得所述多个第二保持器附接在所述至少一个复合膜层的顶部；
其中所述多个第一保持器相对于所述多个第二保持器正交设置，以限定骨架的多个区段；
其中所述骨架被配置成将所述预拉伸的电活性聚合物子层保持在所述预拉伸状态，同时允许所述子层在一个或两个方向上扩展；
除了所述多个第二保持器之外，还包括至少一个端部抓取部分；
其中所述至少一个端部抓取部分设置在所述复合膜层中的至少一个的纵向端部上。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述可拉伸导电子层为预定图案的形式，其中所述预定图案包括：
一系列横向取向区段；
多个纵向部分；
其中所述多个纵向部分中的每个纵向部分将所述一系列横向取向区段中的每个横向取向区段连接到所述一系列横向取向区段中的相邻横向取向区段；
其中所述多个纵向部分中的每个纵向部分与所述一系列横向取向区段中的每个横向取向区段是一体的；
其中所述多个纵向部分中的每个纵向部分的宽度小于所述一系列横向取向区段中的每个横向取向区段的宽度，使得在所述一系列横向取向区段中的每个横向取向区段之间形成多个横向取向的空间。
3.如权利要求1所述的设备，包括设置在所述设备的相对的纵向端部上的两个端部抓取部分；和/或
包括与至少两个复合膜层中的至少一个一体的至少一个延伸部分，其中所述至少一个延伸部分被配置成允许电连接到外部电源；和/或
还包括至少一个电绝缘层，其中所述至少一个电绝缘层设置在所述至少一个复合膜层中的每个的至少一个外表面上。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述预拉伸的电活性聚合物子层由相对于未拉伸的电活性聚合物子层在横向或纵向中的至少一个方向上的1％至5000％的扩展来限定。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述可拉伸导电子层的所述柔性材料包括选自以下的至少一种材料：1)溶液，所述溶液包含：碳基或银基导电油墨、聚苯胺(PAni)、碳、石墨粉或它们的任何组合；2)炭黑粉，3)导电聚合物，4)导电橡胶，5)导电银浆或碳浆，6)导电环氧树脂，7)导电油脂，8)激光切割或模制成扩展图案的刚性导电片，9)可拉伸导电片，其包含嵌入弹性聚氨酯中的金纳米颗粒、碳纳米颗粒或它们的组合的网络；或10)上述各项的任何组合。
6.一种使用根据权利要求1-5中任一项所述的设备的方法，所述方法包括以下步骤：
获得根据权利要求1-5中任一项所述的设备；
用控制器将电信号和基线电压发送到驱动电路；
用所述驱动电路将所述基线电压转换为足以至少部分地电激活所述复合膜层的电压；以及
将所述至少部分激活电压施加到所述至少一个复合膜层，从而至少部分地电激活所述电活性聚合物子层。
7.如权利要求6所述的方法，还包括以下步骤：
将所述设备包裹在固体周围；
至少部分地电激活所述至少一个复合膜层以向所述固体施加第一电压；
其中将所述第一电压施加到所述固体上对所述固体施加了第一压力，其中所述第一压力在6mmHg至1000mmHg的范围内。
8.如权利要求7所述的方法，还包括以下步骤：
向所述至少一个复合膜层施加多个附加电压
其中每个附加电压不同于所述第一电压；
其中向所述复合膜层施加每个不同的电压向所述固体施加不同的压力。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述固体是具有可变刚度的固体，所述方法还包括以下步骤：
将多个电压施加到所述至少一个复合膜层，
其中所述多个电压中的每个电压均不同于所述第一电压；
其中将每个附加电压施加到所述至少一个复合膜层向所述固体施加附加压力，其中每个附加压力与所述第一压力相同，以便补偿所述固体的所述可变刚度。
10.如权利要求7所述的方法，其中“电激活所述复合膜层以将第一电压施加到所述电活性聚合物子层”的步骤发生在“将所述设备包裹在固体周围”的步骤之前，所述方法还包括以下步骤：将电压减小到低于所述第一电压的第二电压，以便将压力增大到高于所述第一压力的第二压力。
11.如权利要求6所述的方法，还包括以下步骤：将所述复合膜层至少部分地激活至部分激活电压，其中所述激活电压在10V至20,000V的范围内；和/或
其中所述驱动电路被配置成测量所述预拉伸的电活性聚合物的状态，并将所述状态传送回所述控制器，其中所述预拉伸的电活性聚合物的状态包括以下中的至少一者：横向扩展、纵向扩展、拉伸、负载或功能。
12.一种用于制造根据权利要求1-5中任一项所述的设备的方法，所述方法包括：
机械拉伸电活性聚合物以形成预拉伸的电活性聚合物子层；
将包含柔性导电材料的溶液施加到所述预拉伸的电活性聚合物子层上，从而形成可拉伸导电子层；
将粘合剂溶液施加到所述可拉伸导电子层上；
用所述粘合剂溶液，将所述可拉伸导电子层粘合到所述预拉伸的电活性聚合物子层上以形成复合膜层；
至少重复上述步骤一次，从而形成至少一个复合膜层；
在所述至少一个复合膜层的顶部上附接多个第一保持器；
相对于所述至少一个复合膜层纵向定位所述多个第一保持器；
在所述至少一个复合膜层的顶部上附接多个第二保持器；
相对于所述至少一个复合膜层横向地并且相对于所述多个第一保持器正交地定位所述多个第二保持器，以限定骨架的多个区段，从而将所述预拉伸的电活性聚合物子层保持在预拉伸状态，同时允许所述子层在一个或两个方向上扩展；以及
在所述至少一个复合膜层中的至少一个的纵向端部上设置至少一个端部抓取部分，从而形成电活性聚合物结构。
13.如权利要求12所述的方法，其中在“将包含柔性导电材料的溶液施加到所述预拉伸的电活性聚合物子层上”的步骤中，根据预定掩模图案将所述包含柔性导电材料的溶液沉积到所述预拉伸的电活性聚合物子层上，使得所述可拉伸导电子层的形状符合所述预定掩模图案的形状，其中所述预定掩模图案包括：
一系列横向取向区段；
多个纵向部分；
其中所述多个纵向部分中的每个纵向部分将所述一系列横向取向区段中的每个横向取向区段连接到所述一系列横向取向区段中的相邻横向取向区段；
其中所述多个纵向部分中的每个纵向部分与所述一系列横向取向区段中的每个横向取向区段是一体的；
其中所述多个纵向部分中的每个纵向部分的宽度小于所述一系列横向取向区段中的每个横向取向区段的宽度，使得在所述一系列横向取向区段中的每个横向取向区段之间形成多个横向取向的空间。
14.如权利要求12所述的方法，还包括将电绝缘层施加到至少一个复合膜层的至少一个表面的步骤；和/或
还包括将以下中的至少一者附接到所述电活性聚合物结构的步骤：被配置为允许电连接到外部电源的扩展件、驱动电路、控制器、处理器或信号发生器。
15.如权利要求12所述的方法，其中在“机械拉伸所述电活性聚合物以形成预拉伸的电活性聚合物子层”的步骤中，所述电活性聚合物在横向或纵向中的至少一个方向上拉伸1％至5000％。
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