一种具备实时反馈功能的仿生柔性致动器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具备实时反馈功能的仿生柔性致动器及其制备方法，所述方法包括：制备刺激性响应层和仿生柔性应变传感薄膜层，仿生柔性应变传感薄膜层上设置有仿生V型槽阵列结构，将仿生柔性应变传感薄膜层通过胶粘层连接在刺激性响应层上；所述刺激性响应层采用如下步骤制备：将多壁碳纳米管和聚偏氟乙烯分别用溶剂溶解后混合得到混合液；将混合液进行成膜处理并嵌入第一电极得到刺激性响应层。由于在刺激响应层上粘贴仿生柔性应变传感薄膜层，仿生柔性应变传感薄膜层通过仿生V型槽阵列结构可以感应刺激性响应层的形变程度，通过反馈其形变信息，可以控制刺激性响应层的形变。

【技术实现步骤摘要】
一种具备实时反馈功能的仿生柔性致动器及其制备方法
本专利技术涉及致动器领域，尤其涉及的是一种具备实时反馈功能的仿生柔性致动器及其制备方法。
技术介绍
传统致动器的致动方式大都采用机械致动、电机致动、液压致动，要实现可控运动，必须具备实时的刺激性响应程度的反馈，根据反馈信号随时对器件进行进一步的运动控制。现有技术中，致动器都缺乏反馈系统，无法达到智能可控形变。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种具备实时反馈功能的仿生柔性致动器及其制备方法，旨在解决现有技术中致动器不能反馈，无法达到智能可控形变的问题。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：一种具备实时反馈功能的仿生柔性致动器的制备方法，其中，包括以下步骤：制备刺激性响应层和仿生柔性应变传感薄膜层，仿生柔性应变传感薄膜层上设置有仿生V型槽阵列结构，将仿生柔性应变传感薄膜层通过胶粘层连接在刺激性响应层上；所述刺激性响应层采用如下步骤制备：将多壁碳纳米管和聚偏氟乙烯分别用溶剂溶解后混合得到混合液；将混合液进行成膜处理并嵌入第一电极得到刺激性响应层。所述具备实时反馈功能的仿生柔性致动器的制备方法，其中，所述仿生柔性应变传感薄膜层采用如下步骤制备：将装有乙醇的容器上放置聚苯乙烯制上盖，然后加热乙醇，在上盖上形成V型槽阵列得到V型槽阵列模板；以V型槽阵列模板制备反结构模板；在反结构模板上旋涂柔性材料后进行脱泡处理和加热处理，并去除反结构模板得到柔性材料层；在柔性材料层上溅射形成导电层后接入第二电极得到仿生柔性应变传感薄膜层。所述具备实时反馈功能的仿生柔性致动器的制备方法，其中，所述柔性材料为聚二甲基硅氧烷、双向拉伸聚丙烯、聚丙烯、聚乙烯、硅橡胶、氟硅橡胶、聚甲基丙烯酸甲醋、聚对苯二甲酸乙二醇醋、聚氨脂、环氧树脂、聚丙烯酸乙醋、聚丙烯酸丁醋、聚苯乙烯、聚丁二烯或聚丙烯睛中的一种或多种。所述具备实时反馈功能的仿生柔性致动器的制备方法，其中，所述导电层采用如下材料制成：碳纳米颗粒、金纳米颗粒、铂纳米颗粒、银纳米颗粒、铜纳米颗粒中的一种或多种。所述具备实时反馈功能的仿生柔性致动器的制备方法，其中，所述将混合液进行成膜处理并嵌入第一电极得到刺激性响应层步骤具体包括：将混合液在真空恒温箱中进行脱泡处理后倒在载玻片上刮膜并嵌入第一电极；将刮好的膜放入水中浸泡后干燥得到刺激性响应层。所述具备实时反馈功能的仿生柔性致动器的制备方法，其中，所述刮好的膜的厚度为200-400μm。所述具备实时反馈功能的仿生柔性致动器的制备方法，其中，所述多壁碳纳米管和所述聚偏氟乙烯的质量比为3-7:100。所述具备实时反馈功能的仿生柔性致动器的制备方法，其中，所述将多壁碳纳米管和聚偏氟乙烯分别用溶剂溶解后混合得到混合液步骤之前还包括以下步骤：将聚偏氟乙烯在真空箱中进行干燥处理。所述具备实时反馈功能的仿生柔性致动器的制备方法，其中，所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺，所述胶粘层为光固化胶、热固化胶中的一种或多种。一种具备实时反馈功能的仿生柔性致动器，其中，其采用如上述任意一项所述具备实时反馈功能的仿生柔性致动器的制备方法制备，并包括：依次连接的刺激性响应层、胶粘层以及仿生柔性应变传感薄膜层。有益效果：。附图说明图1是本专利技术中具备实时反馈功能的仿生柔性致动器的第一结构示意图。图2是本专利技术中具备实时反馈功能的仿生柔性致动器的第二结构示意图。图3是图2中A处的放大图。图4是本专利技术中具备实时反馈功能的仿生柔性致动器的第三结构示意图。图5是图4中B处的放大图。图6是本专利技术中具备实时反馈功能的仿生柔性致动器的第四结构示意图。图7是图6中C处的放大图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请同时参阅图1-图7，本专利技术提供了一种具备实时反馈功能的仿生柔性致动器的制备方法的一些实施例。如图1-图3所示，本专利技术的一种具备实时反馈功能的仿生柔性致动器的制备方法，包括以下步骤：步骤S100、制备刺激性响应层10和仿生柔性应变传感薄膜层30，仿生柔性应变传感薄膜层30上设置有仿生V型槽阵列结构。本专利技术中的刺激性响应层10可由智能材料或其它多种材料耦合而成并具备刺激性响应变形能力的薄膜元件组成。其中，智能材料为形状记忆合金，水凝胶等具有感知环境(包括内环境和外环境)刺激，对之进行分析、处理、判断，并采取一定的措施进行适度响应的智能特征的材料。其中，多种材料耦合而成并具备刺激性响应变形能力的薄膜元件指的是利用不同材料间热膨胀系数差异、吸湿性差异等物理属性间的差异性而制备出的刺激性响应柔性薄膜致动元件。本专利技术中通过多种材料间热膨胀系数的不同来制备热响应薄膜层，采用碳纳米管和聚偏氟乙烯为原料制备刺激性响应层10，由于碳纳米管的热膨胀系数是3×10-6K-1，聚偏氟乙烯的热膨胀系数是127.8×10-6K-1，两者热膨胀能力相差约为40倍。柔性应变传感薄膜层是仿生物当中蝎子的超灵敏感知功能而制备的。利用感受器感知信号是生物身上独特的感知方式，这些感受器通常是结构与材料耦合而成，结构精细、材料刚柔并济。在自然界中，蝎子这种生物有着四亿三千万年进化历史。由于环境压力迫使蝎子逐渐演变成夜行性生物，经常在夜间出没的习性导致蝎子的视觉系统已经高度退化。缺乏大部分生物依靠视觉系统来实现环境信号成像的捕捉定位能力导致蝎子向其它方向进化，以完成其日常捕食、种间交流、求偶等基本活动。因此，研究发现在其步足上存在一种缝感受器，使得蝎子可以依靠这种感受器实现对周围物体产生的振动进行感知定位，根据振动波的频率、幅值等特征识别振源的基本信息，从而达到替代视觉系统的功能。此外，由于蝎子生活环境中的介质大多数属于非连续性介质，如沙漠蝎生存在沙子遍布的环境中，雨林蝎生存在落叶层层分布的环境中，再加上所处环境中其它物种多样性所产生的嘈杂信号，使得蝎子的这种通过感受器感知外界信号并甄别有效信号的能力更加灵敏优异。所述柔性应变传感薄膜层是通过仿蝎子缝感受器而制备的。步骤S100具体包括以下步骤：步骤S110、制备刺激性响应层10。具体步骤如下：步骤S111、将聚偏氟乙烯在真空箱中进行干燥处理。具体地，将聚偏氟乙烯粉末在真空箱中100-120℃下干燥3-5h，其目的是去除粉末中的水分，以便聚偏氟乙烯充分溶解后与多壁碳纳米管混合均匀。当然，也可以对多壁碳纳米管进行真空干燥处理。步骤S112、将多壁碳纳米管和聚偏氟乙烯分别用溶剂溶解后混合得到混合液。多壁碳纳米管加入到溶剂中后采用超声波进行超声分散，具体超声时间为2h。聚偏氟乙烯加入到溶剂中后，在加热条件下进行搅拌以充分溶解，加热温度可以设置成50-70℃，搅拌方式可以采用磁力搅拌。为了使多壁碳纳米管溶液和聚偏氟乙烯溶液充分混合，将多壁碳纳米管溶液加入到聚偏氟乙烯溶液中，并在加热条件下进行搅拌后超声处理，加热温度可以设置成50-70℃，搅拌时间为3-5h，搅拌方式可以采用磁力搅拌，超声时间为1h。所述多壁碳纳米管和所述聚偏氟乙烯的质量比为3-7:100。本实施例中，所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺，当然还可以采用其他溶剂。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具备实时反馈功能的仿生柔性致动器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备刺激性响应层和仿生柔性应变传感薄膜层，仿生柔性应变传感薄膜层上设置有仿生V型槽阵列结构，将仿生柔性应变传感薄膜层通过胶粘层连接在刺激性响应层上；所述刺激性响应层采用如下步骤制备：将多壁碳纳米管和聚偏氟乙烯分别用溶剂溶解后混合得到混合液；将混合液进行成膜处理并嵌入第一电极得到刺激性响应层。

【技术特征摘要】
1.一种具备实时反馈功能的仿生柔性致动器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备刺激性响应层和仿生柔性应变传感薄膜层，仿生柔性应变传感薄膜层上设置有仿生V型槽阵列结构，将仿生柔性应变传感薄膜层通过胶粘层连接在刺激性响应层上；所述刺激性响应层采用如下步骤制备：将多壁碳纳米管和聚偏氟乙烯分别用溶剂溶解后混合得到混合液；将混合液进行成膜处理并嵌入第一电极得到刺激性响应层。2.根据权利要求1所述具备实时反馈功能的仿生柔性致动器的制备方法，其特征在于，所述仿生柔性应变传感薄膜层采用如下步骤制备：将装有乙醇的容器上放置聚苯乙烯制上盖，然后加热乙醇，在上盖上形成V型槽阵列得到V型槽阵列模板；以V型槽阵列模板制备反结构模板；在反结构模板上旋涂柔性材料后进行脱泡处理和加热处理，并去除反结构模板得到柔性材料层；在柔性材料层上溅射形成导电层后接入第二电极得到仿生柔性应变传感薄膜层。3.根据权利要求2所述具备实时反馈功能的仿生柔性致动器的制备方法，其特征在于，所述柔性材料为聚二甲基硅氧烷、双向拉伸聚丙烯、聚丙烯、聚乙烯、硅橡胶、氟硅橡胶、聚甲基丙烯酸甲醋、聚对苯二甲酸乙二醇醋、聚氨脂、环氧树脂、聚丙烯酸乙醋、聚丙烯酸丁醋、聚苯乙烯、聚丁二烯或聚丙烯睛中的一种或多种。4.根据权利要求2所述具备实时反馈功能的仿生柔性致动器的制备方法，其特征在于，所述导电层采用如下...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩志武，刘林鹏，张俊秋，王大凯，孙涛，王可军，牛士超，侯涛，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22