一种基于微针的基膜自动化糙化装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于微针的基膜自动化糙化装置，包括驱动部、微针部、加载台、基膜固定平台；驱动单元驱动微针部能够水平往复运动，当基膜糙化时，基膜夹在微针滚轮体与旋转台之间。及采用该装置的方法，以微针滚轮体作为基膜表面糙化工具，结合驱动部实现基膜糙化过程中的速度控制，灵活改变负载压力，旋转台和缓冲台保证基膜表面粗糙度的均匀性，装置结构简单，安装方便；易操作、低成本、无杂质，而且可重复性高、可控性好、效率较高，对于保证IPMC材料制备批次一致性具有积极作用。

A base film automatic roughening device and method based on microneedles

The invention discloses a microneedle-based automatic roughening device for basement membrane, which comprises a driving part, a microneedle part, a loading table and a basement membrane fixing platform. The micro-needle roller body is used as a tool for roughening the surface of the base film, and the driving part is used to realize the speed control during the roughening process of the base film. The load pressure is flexibly changed. The rotary table and the buffer table ensure the uniformity of the surface roughness of the base film. The device is simple in structure, easy to operate, low in cost and free from impurities. It has the advantages of high repeatability, good controllability and high efficiency. It plays an active role in guaranteeing the consistency of IPMC batch preparation.

【技术实现步骤摘要】
一种基于微针的基膜自动化糙化装置及方法
本专利技术涉及一种基膜糙化装置及方法，尤其涉及的是一种基于微针的基膜自动化糙化装置及方法。
技术介绍
IPMC，英文全称为：ion-exchangepolymermetalcomposite(离子交换聚合金属材料)，是一种人工肌肉材料，是20世纪兴起的一种新型柔性智能材料，在低电压(1-10V)的作用下，会产生较大的弯曲变形，属于典型的离子型电致动聚合物。其质量轻、柔韧性好、变形大、响应快，在生物医学、光学器件、柔性仿生机械、微机电系统、航天航空等研究领域意义重大。IPMC是由聚合物基膜和上下两层电极构成，传统的IPMC制备工艺流程主要包括四个步骤：基膜表面糙化处理、浸泡-还原镀、化学镀、材料后处理。其中第一步在整个流程中起到关键作用：增加基膜表面的粗糙度从而增加表面电极与基膜的附着力，防止表面电极脱落及断层现象；有利于制备过程中氢气的排出，缓解溶胀造成的表面裂纹；增加渗入电极深度，有效改善界面电极形貌，提高材料性能。关于IPMC基膜表面糙化工艺，目前文献主要报道过六种：砂纸打磨、化学腐蚀、磨料打磨、喷砂打磨、等离子体刻蚀、模具刻蚀热压处理。砂纸打磨虽然是最早使用的一种最简单的基膜糙化方式，但由于人为因素影响较大，受力不均匀，导致基膜表面出现深浅不一的划痕，导致制备批次对材料性能的影响较大。极少的文献提出通过化学试剂(如：萘-纳处理液等)对基膜进行糙化处理的方法，其中Bar-Cohen等进行了尝试，结果表明该工艺反应机理复杂，易破坏基膜，导致材料性能降低。砂纸打磨和化学腐蚀的共同优点在于成本低。西安交通大学的陈华玲等人申请了磨料打磨工艺的相关专利(CN103465147A)，杨旭等设计了机械磨料糙化装置，但仅靠磨料与基膜的摩擦，基膜的糙化深度以及基膜和摩擦头之间的平铺均匀性都得不到保证。喷砂打磨、等离子体刻蚀、模具刻蚀热压处理同时引入大型机械设备，提高了糙化效率及均匀性。Wang、金宁、Chang等人对喷砂时间和喷砂压力等参数做了相关的研究，但总体来说对目前对于喷砂工艺参数还是缺乏全面的认识，没有一个统一的参考范围，并且喷砂打磨过程中的瞬时压力极易使砂粒射入基膜内且难以清除，会对材料性能产生较大影响。Kim、Choi、Saher等对纳米级别的等离子刻蚀技术进行了深入研究，该技术的可重复性高，但对设备和环境要求及成本均较高，刻蚀机理复杂、处理面积有限，不利于工业化生产。Noh、何青松等通过刻蚀模具(如：Al箔等)与热压工艺相结合的方法在聚合物基膜表面形成条状微型纳米沟槽的多级纹理结构，增大表面电极厚度和电极的界面面积以达到基膜糙化的目的，但研究表明该工艺对模具精度要求很高，操作复杂，需配备相应的压力设备，成本较高，制备出的材料电极容易脱落。目前IPMC材料基膜糙化工艺尚未形成统一标准，使得现有工艺的稳定性较差，因此提出低成本、自动化的基膜糙化装置，改善和规范糙化工艺，提升基膜糙化过程中的可控性、一致性、稳定性，对IPMC材料的制备生产与应用具有积极意义！
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供了一种解决上述
技术介绍
成本高、操作复杂的基于微针的基膜自动化糙化装置及方法。本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的：本专利技术一种基于微针的基膜自动化糙化装置，包括驱动部、微针部、加载台、基膜固定平台；所述驱动部包括驱动单元及能够水平往复运动的滑块，驱动单元驱动连接滑块，微针部与滑块相连且能够水平往复运动地置于基膜固定平台上方，加载台能够拆卸地连接微针部上方，驱动部与基膜固定平台平行放置；所述微针部包括能够滚动地微针滚轮体，滑块驱动连接微针滚轮体；所述基膜固定平台包括缓冲台与旋转台，旋转台套置在缓冲台内，且旋转台的台面与缓冲台的台面处于同一水平面，当基膜糙化时，基膜夹在微针滚轮体与旋转台之间。优选的，驱动部还包括基座，所述基座包括第一基座、第二基座，第一基座与第二基座平行相对放置，且第一基座与第二基座均垂直放置，所述驱动单元为电机、滚珠丝杠，电机驱动连接滚珠丝杠，滚珠丝杠能够旋转地连接在第一基座与第二基座之间，电机设置在基座的另一侧。优选的，驱动部还包括速度显示装置，安装在基座的另一侧，或由无线外接。优选的，驱动部还包括连接件，所述连接件为直角型元件，包括水平板与垂直板，垂直板的一端与滑块的顶面可拆卸连接，另一端与水平板的一端固定连接，水平板的另一端连接微针部，且设有连接孔。优选的，微针部还包括支架、圆柱销、圆柱杆，所述支架为凹型结构，微针滚轮体置于凹型结构内，微针滚轮体通过圆柱销固定在支架上，所述圆柱杆的一端固定在支架顶面中部，另一端设有外螺纹或加工有螺栓连接的通孔，圆柱杆穿过连接孔后与加载台连接，连接孔的直径大于圆柱杆。优选的，所述加载台包括用于盛放负载的承载面，加载台底面设有凸起，凸起内设有内螺纹或加工有螺栓连接的通孔。优选的，所述缓冲台为中心部设有圆形通孔的平台结构，所述旋转台的台面为圆形，旋转台置于圆形通孔的正下方，且在缓冲台台面长度尺寸大于微针滚轮体行程长度。优选的，所述缓冲台与旋转台之间的间隙为0.05-0.5mm。优选的，所述旋转台为间歇式电动旋转台。本专利技术一种基于微针的基膜自动化糙化装置的糙化方法，所述方法具体步骤如下：(1)裁剪IPMC材料基膜，四边留有余量3-5mm，在余量处紧密贴合薄胶带，将基膜样片固定于旋转台的水平台面上；(2)加载台上固定负载；(3)设定微针滚轮体的滚动速度为20-80mm/s，旋转台的单次旋转角度为2°-12°及单次间歇时间为微针滚轮体的单次同向滚动有效行程与滚动速度之比；(4)同时启动电机、旋转台，滚珠丝杠带动微针滚轮体滚动，当微针滚轮体在单次间歇时间内移动至缓冲台台面后，微针滚轮体已经完成了第一次的糙化过程，并且已经移动至缓冲台平面上，此刻旋转台按照预先设定的旋转参数快速旋转，等待第二次糙化，以此方式循环，微针滚轮体匀速往复滚动实现基膜的单面糙化；(5)关闭电机和旋转台，将基膜取下，将另一未糙化的面朝上，重复步骤(4)进行该基膜另一面的糙化处理。本专利技术相比现有技术具有以下优点：(1)以微针滚轮体作为基膜表面糙化工具，结合驱动部实现基膜糙化过程中的速度能够得到均匀控制，并结合加载台可灵活改变负载以控制基膜糙化压力，旋转台和缓冲台保证基膜表面粗糙度的均匀性，装置结构简单，安装方便；(2)旋转台采用间歇式电动旋转台，容易控制，能够使得每一次的糙化都均匀，无盲区；(3)易操作、低成本、无杂质，而且可重复性高、可控性好、效率较高，对于保证IPMC材料制备批次一致性具有积极作用；(4)本专利技术主要应用于IPMV材料，还可用于推广应用于其他柔性基体膜的糙化，如聚偏氟乙烯(Poly(vinylidenefluoride)，PVDF)膜、聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)膜等等。附图说明图1是本专利技术实施例一种基于微针的基膜自动化糙化装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例一种基于微针的基膜自动化糙化装置的俯视图；图3是微针部与加载台的爆炸示意图；图4是基膜固定时的俯视图；图5是工作流程图。图中标号:驱动部1、第一基座11、第二基座12、电机13、滚珠丝杠14、滑块15、速度显示装置16、连接件17、微针本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微针的基膜自动化糙化装置，其特征在于，包括驱动部、微针部、加载台、基膜固定平台；所述驱动部包括驱动单元及能够水平往复运动的滑块，驱动单元驱动连接滑块，微针部与滑块相连且能够水平往复运动地置于基膜固定平台上方，加载台能够拆卸地连接微针部上方，驱动部与基膜固定平台平行放置；所述微针部包括能够滚动地微针滚轮体，滑块驱动连接微针滚轮体；所述基膜固定平台包括缓冲台与旋转台，旋转台套置在缓冲台内，且旋转台的台面与缓冲台的台面处于同一水平面，当基膜糙化时，基膜夹在微针滚轮体与旋转台之间。

【技术特征摘要】
1.一种基于微针的基膜自动化糙化装置，其特征在于，包括驱动部、微针部、加载台、基膜固定平台；所述驱动部包括驱动单元及能够水平往复运动的滑块，驱动单元驱动连接滑块，微针部与滑块相连且能够水平往复运动地置于基膜固定平台上方，加载台能够拆卸地连接微针部上方，驱动部与基膜固定平台平行放置；所述微针部包括能够滚动地微针滚轮体，滑块驱动连接微针滚轮体；所述基膜固定平台包括缓冲台与旋转台，旋转台套置在缓冲台内，且旋转台的台面与缓冲台的台面处于同一水平面，当基膜糙化时，基膜夹在微针滚轮体与旋转台之间。2.根据权利要求1所述的一种基于微针的基膜自动化糙化装置，其特征在于，驱动部还包括基座，所述基座包括第一基座、第二基座，第一基座与第二基座平行相对放置，且第一基座与第二基座均垂直放置，所述驱动单元为电机、滚珠丝杠，电机驱动连接滚珠丝杠，滚珠丝杠能够旋转地连接在第一基座与第二基座之间，电机设置在基座的另一侧。3.根据权利要求2所述的一种基于微针的基膜自动化糙化装置，其特征在于，驱动部还包括速度显示装置，安装在基座的另一侧，或由无线外接。4.根据权利要求1所述的一种基于微针的基膜自动化糙化装置，其特征在于，驱动部还包括连接件，所述连接件为直角型元件，包括水平板与垂直板，垂直板的一端与滑块的顶面可拆卸连接，另一端与水平板的一端固定连接，水平板的另一端连接微针部，且设有连接孔。5.根据权利要求4所述的一种基于微针的基膜自动化糙化装置，其特征在于，微针部还包括支架、圆柱销、圆柱杆，所述支架为凹型结构，微针滚轮体置于凹型结构内，微针滚轮体通过圆柱销固定在支架上，所述圆柱杆的一端固定在支架顶面中部，另一端设有外螺纹或加工有螺栓连接的通孔，圆柱杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：常龙飞，杨倩，牛清正，李超群，吴玉程，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34