一种提高超声电机能量转换效率的方法技术

本发明专利技术涉及超声电机技术领域，具体涉及一种提高超声电机能量转换效率的方法。本发明专利技术提供了一种提高超声电机能量转换效率的方法，包括以下步骤：将超声电机用摩擦材料置于紫外光源下，进行辐照改性。本发明专利技术通过紫外光照射超声电机用摩擦材料表面，能够将摩擦材料中的氧分子转变为活性的臭氧分子，同时紫外光能激发摩擦材料表面的有机分子，使其更容易被臭氧分子分解为二氧化碳和水；而且由于臭氧的强氧化性能够在摩擦材料的表面引入含氧的亲水基团，使摩擦材料表面的粗糙度增加，这样在超声电机运动过程中，能够增加接触界面切向摩擦力，极大地提高超声电机的能量转换效率。

A method to improve energy conversion efficiency of ultrasonic motor

【技术实现步骤摘要】
一种提高超声电机能量转换效率的方法
本专利技术涉及超声电机
，具体涉及一种提高超声电机能量转换效率的方法。
技术介绍
超声电机是一种新型精密驱动微特电机，优点是精度高、重量轻、响应速度快、电磁兼容性好等。超声电机在目前越来越受到重视，在航空航天、高端武器装备、生物医疗等领域具有广泛的应用前景。但是转换效率低是超声电机发展面临的重大难题，成为超声电机发展的瓶颈。常规的方法是通过在原摩擦材料的基础上添加功能填料调控摩擦系数以提高转换效率，例如添加碳纤维、碳酸钙、氧化铝，氧化铜、石墨和铜粉等。但是这些功能填料价格昂贵，无形中增大了材料的成本；另外，有些功能填料会对环境会造成污染，例如铜粉等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提高超声电机能量转换效率的方法，本专利技术通过紫外辐照改性摩擦材料，提高摩擦材料表面的粗糙度，进而提高了超声电机的能量转换效率，本专利技术提供的方法简便易操作，生产成本低，而且不会对环境造成污染。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种提高超声电机能量转换效率的方法，包括以下步骤：将超声电机用摩擦材料置于紫外光源下，进行辐照改性。优选地，所述紫外光源的主波长为180～250nm；所述紫外光源的功率为6～10W。优选地，所述紫外光源距离所述超声电机用摩擦材料表面的距离为4～8cm；所述辐照改性的时间为2～8h。优选地，所述超声电机用摩擦材料包括聚四氟乙烯基复合材料、聚氨酯基复合材料或聚酰亚胺基复合材料。优选地，按重量份数计，所述聚酰亚胺基复合材料包括以下重量份数的制备原料：聚酰亚胺60～80份，碳量子点1～5份，稻壳炭10～30份，纳米碳化钛1～5份，纳米碳化铌1～5份。优选地，所述聚酰亚胺的粒径为25～35μm；所述碳量子点的粒径为3～5nm；所述稻壳炭的粒径为60～80目；所述纳米碳化钛的厚度为80～100nm；所述纳米碳化铌的厚度为50～150nm。优选地，所述聚酰亚胺基复合材料的制备方法包括以下步骤：将聚酰亚胺、碳量子点、稻壳炭、纳米碳化钛和纳米碳化铌混合，进行模压，得到聚酰亚胺基复合材料。优选地，所述模压的压力为10～20MPa；所述模压的温度为350～380℃；所述模压的时间为150～200min。本专利技术提供了一种提高超声电机能量转换效率的方法，包括以下步骤：将超声电机用摩擦材料置于紫外光源下，进行辐照改性。本专利技术通过紫外光照射超声电机用摩擦材料表面，能够将摩擦材料中的氧分子转变为活性的臭氧分子，同时紫外光能激发摩擦材料表面的有机分子，使其更容易被臭氧分子分解为二氧化碳和水，提高摩擦材料表面的粗糙度；而且由于臭氧的强氧化性能够在摩擦材料的表面引入含氧的亲水基团，使摩擦材料表面的粗糙度进一步增加，这样在超声电机运动过程中，能够增加接触界面切向摩擦力，极大地提高超声电机的能量转换效率。实施例结果表明，采用本专利技术提供的方法能够使超声电机转换效率提高7～23％。具体实施方式本专利技术提供了一种提高超声电机能量转换效率的方法，包括以下步骤：将超声电机用摩擦材料置于紫外光源下，进行辐照改性。在本专利技术中，若没有特殊说明，所采用的原料均为本领域技术人员所熟知的市售商品。在本专利技术中，所述超声电机用摩擦材料优选包括聚四氟乙烯基复合材料、聚氨酯基复合材料或聚酰亚胺基复合材料，更优选为聚酰亚胺基复合材料。在本专利技术中，按重量份数计，所述聚酰亚胺基复合材料优选包括以下重量份数的制备原料：聚酰亚胺60～80份，碳量子点1～5份，稻壳炭10～30份，纳米碳化钛1～5份，纳米碳化铌1～5份。按重量份数计，本专利技术提供的聚酰亚胺基复合材料优选包括聚酰亚胺60～80份，更优选为65～75份，进一步优选为70份。在本专利技术中，所述聚酰亚胺的粒径优选为25～35μm，所述聚酰亚胺的来源优选为上海合成树脂研究所。以所述聚酰亚胺的重量份数为基准，本专利技术提供的聚酰亚胺基复合材料优选包括碳量子点1～5份，更优选为2～3份。在本专利技术中，所述碳量子点的粒径优选为3～5nm，所述碳量子点的来源优选为江苏先丰纳米材料科技有限公司生产。在本专利技术中，碳量子点的作用是提高基体和填料之间的界面结合强度。以所述聚酰亚胺的重量份数为基准，本专利技术提供的聚酰亚胺基复合材料优选包括稻壳炭10～30份，更优选为20～25份。在本专利技术中，所述稻壳炭的粒径优选为60～80目，所述稻壳炭的来源优选为沈阳市苏家屯区城南路粮米加工厂生产。在本专利技术中，稻壳炭的作用是提高聚酰亚胺复合材料耐磨性。以所述聚酰亚胺的重量份数为基准，本专利技术提供的聚酰亚胺基复合材料优选包括纳米碳化钛1～5份，更优选为2～4份，进一步优选为3份。在本专利技术中，所述纳米碳化钛的厚度优选为80～100nm，所述纳米碳化钛的来源优选为江苏先丰纳米材料科技有限公司生产。在本专利技术中，纳米碳化钛能够提高聚酰亚胺复合材料的耐磨性，提高摩擦系数稳定性。以所述聚酰亚胺的重量份数为基准，本专利技术提供的聚酰亚胺基复合材料优选包括纳米碳化铌1～5份，更优选为2～3份。在本专利技术中，所述纳米碳化铌的厚度优选为50～150nm，所述纳米碳化铌的来源优选为江苏先丰纳米材料科技有限公司生产。在本专利技术中，纳米碳化铌能够提高聚酰亚胺复合材料的耐磨性，提高摩擦系数稳定性。在本专利技术中，所述聚酰亚胺基复合材料的制备方法优选包括以下步骤：将聚酰亚胺、碳量子点、稻壳炭、纳米碳化钛和纳米碳化铌混合，进行模压，得到聚酰亚胺基复合材料。在本专利技术中，所述混合优选为湿法混料，具体优选为：将所述聚酰亚胺、碳量子点、稻壳炭、纳米碳化钛、纳米碳化铌和无水乙醇混合，然后除去所述无水乙醇。在本专利技术中，所述无水乙醇的加入量优选为1～2L；所述无水乙醇的除去方法优选为烘干，所述烘干的温度优选为80～100℃。在本专利技术中，所述模压的压力优选为10～20MPa，更优选为15～18MPa；所述模压的温度优选为350～380℃，更优选为370～375℃；由室温升至所述模压温度的升温速率优选为1～5℃/min；所述模压的时间优选为150～200min，更优选为160～185min。所述模压后，本专利技术优选将模压所得压坯降温至室温，得到超声电机用摩擦材料。本专利技术对所述降温的速度没有特殊的要求，自然冷却降温即可。制备完成超声电机用摩擦材料后，本专利技术将所述超声电机用摩擦材料置于紫外光源下，进行辐照改性。在本专利技术中，所述紫外光源的主波长优选为180～250nm，更优选为200～230nm；所述紫外光源的功率优选为6～10W，更优选为8～9W。在本专利技术中，所述紫外光源距离所述超声电机用摩擦材料表面的距离优选为4～8cm，更优选为6～7cm；所述辐照改性的时间优选为2～8h，更优选为4～6h。在本专利技术中，所述辐照改性优选在空气气氛中进行，所述辐照改性过程中，环境的温度优选为20～30℃，更优选为25～28℃；相对湿度优选为30～50％，更优选为35～45％。...

【技术保护点】
1.一种提高超声电机能量转换效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：将超声电机用摩擦材料置于紫外光源下，进行辐照改性。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高超声电机能量转换效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：将超声电机用摩擦材料置于紫外光源下，进行辐照改性。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述紫外光源的主波长为180～250nm；所述紫外光源的功率为6～10W。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述紫外光源距离所述超声电机用摩擦材料表面的距离为4～8cm；所述辐照改性的时间为2～8h。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超声电机用摩擦材料包括聚四氟乙烯基复合材料、聚氨酯基复合材料或聚酰亚胺基复合材料。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，按重量份数计，所述聚酰亚胺基复合材料包括以下重量份数的制备原料：聚酰亚胺60～8...

【专利技术属性】
技术研发人员：王齐华，李宋，张新瑞，王廷梅，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃;62