一种叠层驱动结构及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种叠层驱动结构，包括结构支撑层、驱动层、第一导电层和第二导电层；所述结构支撑层，由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)框架构成；所述驱动层，由预拉伸的介电弹性体薄膜构成；所述第一导电层和第二导电层，均由涂抹在介电弹性体薄膜上的碳膏和贴附在碳膏上的导电胶布构成；所述结构支撑层垂直于驱动层并沿驱动层长度方向间隔布置；所述第一导电层和所述第二导电层分别位于驱动层两侧。本发明专利技术所述的驱动结构整体厚度更薄，易于制作更多的叠层，不容易发生DE驱动薄膜与碳膏电极界面的脱粘，且框架具有更好的韧性。

【技术实现步骤摘要】
一种叠层驱动结构及其制作方法
本专利技术属于仿生材料制作
，具体涉及一种叠层驱动结构及其制作方法。
技术介绍
介电弹性体属于一种电致驱动的变形材料，又称人工肌肉。在介电弹性体表面覆盖柔性电极层，在外加电场激励下，介电弹性体可以发生变形，介电弹性体具有响应快、形变量大、密度低、能量密度高等优异特性。然而传统的基于亚克力框架的介电弹性体驱动结构整体较厚，不易制作更好的叠层，且驱动薄膜与碳膏电极截面容易脱粘。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种叠层驱动结构，包括结构支撑层、驱动层、第一导电层和第二导电层；所述结构支撑层，由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)框架构成；所述驱动层，由预拉伸的介电弹性体薄膜构成；所述第一导电层和第二导电层，均由涂抹在介电弹性体薄膜上的碳膏和贴附在碳膏上的导电胶布构成；所述结构支撑层垂直于驱动层并沿驱动层长度方向间隔布置；所述第一导电层和所述第二导电层分别位于驱动层两侧。进一步的，所述结构支撑层上设有若干孔，以与固定销配合将结构支撑层固定在驱动层上。进一步的，所述第一导电层和第二导电层分别与电源正负极连接。进一步的，所述介电弹性薄膜经过预拉伸，厚度为1.5mm，模量为20-100KPa。本专利技术所述的基于介电弹性体与PET框架的叠层驱动结构具有电响应特点，在外界电场的刺激下可以在长度方向变形，当电刺激撤销后又能恢复到原始的形状，从而将电场力转化为机械力。本专利技术所述的PET框架可以支撑整个驱动层，并通过限制宽度方向的变形来控制驱动层的变形方向。本专利技术的介电弹性体薄膜为3M公司生产的VHB，所述的介电弹性体处于预拉伸状态，预拉伸的方向与倍数可根据实际情况调整。本专利技术的外加电路电压为2-8Kv。所述的人工肌肉在实际使用，外加电路在4kV-9kV时效果最佳，外加电路电压的具体大小根据实际运用时确定。本专利技术所述的一种基于介电弹性体与PET框架的叠层驱动结构，包括DE驱动薄膜，聚对苯二甲酸乙二醇酯(英文：Polyethyleneterephthalate，简称PET)框架结构，固定销，碳膏电极和导电胶布。所述介电弹性体薄膜经过了预拉伸，PET框架设置若干通孔以用于固定销固定。所述介电弹性体薄膜表面覆盖导电层，介电弹性体薄膜上下两面的第一导电层和第二导电层分别接通正极与负极；单层介电弹性体薄膜通过PET框架支撑形成基本单元，连接电源正负极通电可实现长度方向的，即垂直于框架限制方向的，伸长和收缩；将所述叠层驱动结构并联设置，可以形成多叠层驱动组合结构以可提高输出力。在制作并联叠层驱动组合结构时，相邻驱动层可共享同一片碳膏电极，且用于连接电源正负极的电极引线在相邻驱动层上下交替排布。本专利技术包括一种制作叠层驱动结构的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，在介电弹性体薄膜的第一面上覆盖掩膜并涂上碳膏电极，在碳膏电极侧边伸出一引脚，在引脚处粘上导电胶布作为电极引线；步骤2，在涂覆碳膏的矩形区域的两侧都粘上PET条形框架，PET条形框架垂直于介电弹性体薄膜并沿介电弹性体薄膜长度方向间隔布置；步骤3，在介电弹性体薄膜的第二面上覆盖掩膜，所述掩膜粘贴的方向与第一面上的掩膜粘贴的方向相反，并涂上碳膏电极，在碳膏电极侧边伸出一引脚，在引脚处粘上导电胶布作为电极引线；步骤4，重复步骤2。与传统的亚克力框架的驱动结构比，本专利技术所述的驱动结构整体厚度更薄，易于制作更多的叠层，不容易发生DE驱动薄膜与碳膏电极界面的脱粘，且框架具有更好的韧性。附图说明图1是本专利技术单个叠层驱动结构示意图。图2是本专利技术多个叠层驱动结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术实施例中，第一、第二等，除有特别说明外仅用于区分不同的描述对象。如图1和图2所示，本专利技术提供了一种基于介电弹性体与PET框架的叠层驱动结构，包括自上而下依次设置的结构支撑层2、第一导电层、驱动层1和第二导电层；所述结构支撑层2，由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)框架构成；所述驱动层1，由预拉伸的介电弹性体薄膜构成；所述第一导电层和第二导电层，均由涂抹在介电弹性体薄膜上的碳膏和贴附在碳膏上的导电胶布构成；所述结构支撑层2垂直于驱动层1并沿驱动层1长度方向间隔布置；所述第一导电层和所述第二导电层分别位于驱动层1两侧。所述结构支撑层2上设有若干孔，以与固定销3配合将结构支撑层2固定在驱动层1上。所述第一导电层和第二导电层分别与电源正负极连接。所述介电弹性体薄膜采用3M公开的VHB4910(1mm)和VHB4905(0.5mm)，首先将两片薄膜层合成一片1.5mm厚的薄膜，再在全自动拉膜机上进行预拉伸(3*3拉伸)，用亚克力框固定，制作成一张1.5mm厚的3*3倍预拉伸的DE薄膜。所述由结构支撑层2、第一导电层、驱动层1和第二导电层构成的叠层驱动结构为一基本驱动单元。所述基本驱动单元的制作材料包括一片已拉伸的VHB薄膜，若干PET条状框架，碳膏以及导电胶布。先在介电弹性体薄膜的一面上覆盖掩膜并涂上碳膏电极，每一块碳膏电极都会在侧边伸出一个引脚，如图1所示，然后在引脚处粘上合适长度的导电胶布作为电极引线，如图1所示，在两个涂覆碳膏的矩形区域的两侧都粘上PET条形框架，PET条形框架垂直于介电弹性体薄膜并沿介电弹性体薄膜长度方向间隔布置，如此完成一面的制作。接下来在另一面重复上述操作。该另一面的电极引线接口需与上一层相反，即掩膜不能与上一层以相同的方向粘贴，需要反向粘贴。沿框架剪下，在框架的孔洞处用固定销固定，一张膜可以做出两个独立的驱动单元，如图1所示，每个驱动单元的两片导电胶布分别连接电源的正极和负极，可实现薄膜的驱动变形，从而输出力。多叠层驱动结构的制作步骤与基本驱动单元的制作相似，但在制作多叠层驱动结构时，除了作为最下面的一片DE薄膜，其他层只需要在一面上涂覆电极和粘贴框架。如图2所示，最底层的制作过程与基本驱动单元的制作相同，接着将第二片DE薄膜与上一层对齐贴上，在相邻层的电极引线接口需在相反的方向，即涂覆碳膏电极前掩膜的粘贴方向与上一层相反；然后在这一层上重复之前涂覆碳膏电极和粘贴导电胶布和PET框架的操作；之后每一叠层的制作都与该层相同；将电源的正负极与代表驱动模块正负极引线的导电胶布相连，可实现驱动结构变形和输出力，比单个驱动单元的输出力有显著提升。以上实施方式仅用于说明本专利技术，而并非对本专利技术的限制，有关
的普通技术人员，在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种叠层驱动结构，其特征在于，包括结构支撑层、驱动层、第一导电层和第二导电层；所述结构支撑层，由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)框架构成；/n所述驱动层，由预拉伸的介电弹性体薄膜构成；/n所述第一导电层和第二导电层，均由涂抹在介电弹性体薄膜上的碳膏和贴附在碳膏上的导电胶布构成；/n所述结构支撑层垂直于驱动层并沿驱动层长度方向间隔布置；/n所述第一导电层和所述第二导电层分别位于驱动层两侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种叠层驱动结构，其特征在于，包括结构支撑层、驱动层、第一导电层和第二导电层；所述结构支撑层，由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)框架构成；
所述驱动层，由预拉伸的介电弹性体薄膜构成；
所述第一导电层和第二导电层，均由涂抹在介电弹性体薄膜上的碳膏和贴附在碳膏上的导电胶布构成；
所述结构支撑层垂直于驱动层并沿驱动层长度方向间隔布置；
所述第一导电层和所述第二导电层分别位于驱动层两侧。


2.根据权利要求1所述的叠层驱动结构，其特征在于，所述结构支撑层上设有若干孔，以与固定销配合将结构支撑层固定在驱动层上。


3.根据权利要求1或2所述的叠层驱动结构，其特征在于，所述第一导电层和第二导电层分别与电源正负极连接。


4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李铁风，许艺，曹许诺，尹顺禹，张明琦，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33