球状体自发电场驱动智能材料软体机器人及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种球状体自发电场驱动智能材料软体机器人及其制备方法，球状体最大半径为5～100cm，球状体相互垂直的两个直径所在最大圆平面将球状体分为四个结构相同的部分，上述四个结构相同部分的各部分中第一能源层、致动层与第二能源层构成层状三明治结构，第一能源层由两种摩擦介电薄膜与柔性电极组装，致动层由磁控开关记忆骨架与磁流体构成，第二能源层为仿生细胞浓差电池，本发明专利技术球状体自发电场驱动智能材料软体机器人具有刚性部分占比小、适应狭窄空间范围广、响应良好的特点。本发明专利技术球状体自发电场驱动智能材料软体机器人制备由第二能源层、致动层、第一能源层依次进行,具有操作科学、适合流程化作业的特点。

【技术实现步骤摘要】
球状体自发电场驱动智能材料软体机器人及其制备方法一、
本专利技术涉及一种球状体自发电场驱动智能材料软体机器人及其制备方法。二、
技术介绍
在地震废墟救援、封闭空间考古探测、危险事故现场救援等救援、考古、医疗狭小空间探索领域，软体机器人拥有巨大实践空间，目前科学界及工程界对软体机器人多集中于气囊结构或一种可弯折结构的探索，与真正的“软体”应用尚存在较大距离，其功能性实现受到操控、能源供应、响应结构等元件的限制，其中很大程度上受限于软体机器人的运动驱动方式以及功能性元件的能量供应即电能供应方式无法实现全软体，因而限制了软体机器人的实现与充分利用，导致软体机器人成为一个概念产品。三、
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是提供一种全软体化的球状体自发电场驱动智能材料软体机器人，本专利技术所要解决的技术问题之二是提供一种全软体化的球状体自发电场驱动智能材料软体机器人制备方法。本专利技术球状体自发电场驱动智能材料软体机器人的技术方案是这样实现的：球状体自发电场驱动智能材料软体机器人，球状体最大半径为5～100cm，球本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种球状体自发电场驱动智能材料软体机器人，其特征是，球状体最大半径为5～100cm，球状体相互垂直的两个直径所在最大圆平面将球状体分为四个结构相同的部分，上述四个结构相同部分的各部分中第一能源层(1)、致动层(2)与第二能源层(3)构成层状三明治结构，第一能源层(1)由第一能源层第一种摩擦介电薄膜(11)、第一能源层第二种摩擦介电薄膜(12)及第一能源层柔性电极(13)组装，致动层(2)由致动层磁控开关记忆骨架(21)与致动层磁流体(22)构成，第一能源层柔性电极(13)为金属Au、Au-Pd合金、金属Cu膜电极或ITO-PET高分子复合电极，第一能源层柔性电极(13)阳极与阴极间采用第一...

【技术特征摘要】
1.一种球状体自发电场驱动智能材料软体机器人，其特征是，球状体最大半径为5～100cm，球状体相互垂直的两个直径所在最大圆平面将球状体分为四个结构相同的部分，上述四个结构相同部分的各部分中第一能源层(1)、致动层(2)与第二能源层(3)构成层状三明治结构，第一能源层(1)由第一能源层第一种摩擦介电薄膜(11)、第一能源层第二种摩擦介电薄膜(12)及第一能源层柔性电极(13)组装，致动层(2)由致动层磁控开关记忆骨架(21)与致动层磁流体(22)构成，第一能源层柔性电极(13)为金属Au、Au-Pd合金、金属Cu膜电极或ITO-PET高分子复合电极，第一能源层柔性电极(13)阳极与阴极间采用第一能源层环氧树脂胶粘剂(14)为代表的胶粘剂粘接进行结构支撑，第一能源层柔性电极(13)阴极与阳极厚度均为5×10～5×103μm，第一能源层柔性电极(13)阴级外侧位于球状体最大半径处，第一能源层第一种摩擦介电薄膜(11)由PDMS即聚二甲基硅氧烷基本组分预聚物与配套固化剂按10：1的比例进行混合后采用磁控溅射法沉积覆盖或导电银浆涂布的方式粘接覆盖在第一能源层柔性电极(13)阴级内侧，第一能源层柔性电极(13)阳级外侧采用磁控溅射法沉积覆盖在致动层磁控开关形状记忆骨架(21)外侧，第一能源层第一种摩擦介电薄膜(11)厚度为101～105nm，第一能源层第一种摩擦介电薄膜(11)与第一能源层第二种摩擦介电薄膜(12)之间间隔为101～104μm，第一能源层第二种摩擦介电薄膜(12)PBAT即聚己二酸对苯二甲酸丁二酯采用磁控溅射法沉积覆盖或导电银浆涂布的方式粘接覆盖在第一能源层柔性电极(13)阳级内侧，第一能源层第二种摩擦介电薄膜(12)厚度为101～105nm，致动层磁控开关记忆骨架(21)沿球状体半径由外至内分为1～5层，致动层磁控开关形状记忆骨架(21)高1～50mm，垂直于致动层磁控开关记忆骨架(21)两端所在球状体最大圆平面的圆平面将致动层磁控开关记忆骨架(21)分为致动层磁控开关记忆骨架(21)单元网格结构，致动层磁控开关记忆骨架(21)单元网格结构为接近正方体的空间结构，致动层磁控开关记忆骨架(21)单元网格宽度0.5～50mm，致动层磁控开关形状记忆骨架(21)壁厚为102～105μm，致动层磁控开关记忆骨架(21)为金属Ni、Co、Mn、In按照Ni45Mn36.7In13.3Co5配比制作的合金粉末进行逐层三维激光烧结后制得的NiCoMnIn磁控开关形状记忆合金薄膜，致动层磁控开关记忆骨架(21)单元网格内有致动层磁流体(22)，致动层磁流体(22)为以Fe3O4或CdFe2O4为代表的水基纳米磁流体，其饱和磁化强度为0.5～100emu/g，第二能源层(3)为仿生细胞浓差电池，由第二能源层高浓度NaCl溶液池或高浓度NaCl凝胶池(31)、第二能源层低浓度NaCl溶液池或低浓度NaCl凝胶池(32)、第二能源层阳离子选择性透过膜(33)与第二能源层阴离子选择性透过膜(34)构成，第二能源层高浓度NaCl溶液池或高浓度NaCl凝胶池与第二能源层低浓度NaCl溶液池或低浓度NaCl凝胶池池壁(35)均为聚酰亚胺薄膜或聚四氟乙烯薄膜，依次交替排列的第二能源层高浓度NaCl溶液池或高浓度NaCl凝胶池与第二能源层低浓度NaCl溶液池或低浓度NaCl凝胶池池壁(35)交界面间隔设置第二能源层阳离子选择性透过膜(33)与第二能源层阴离子选择性透过膜(34)，第二能源层高浓度NaCl溶液池或高浓度NaCl凝胶池(31)与第二能源层低浓度NaCl溶液池或低浓度NaCl凝胶池(32)通过聚酰亚胺薄膜或聚四氟乙烯薄膜包覆方式绝缘接触，上述仿生细胞浓差电池首尾均为第二能源层高浓度NaCl溶液池或高浓度NaCl凝胶池(31)且外引第二能源层Pt电极(36)，每个第二能源层高浓度NaCl溶液池或高浓度NaCl凝胶池(31)与第二能源层低浓度NaCl溶液池或低浓度NaCl凝胶池(32)体积均为0.5～100cm3，第二能源层阳离子选择性透过膜(33)与第二能源层阴离子选择性透过膜(34)尺寸不超过第二能源层高浓度NaCl溶液池或高浓度NaCl凝胶池与第二能源层低浓度NaCl溶液池或低浓度NaCl凝胶池池壁(35)交界面尺寸，其中第二能源层高浓度NaCl溶液池或高浓度NaCl凝胶池(31)中NaCl溶液或NaCl凝胶浓度与第二能源层低浓度NaCl溶液池或低浓度NaCl凝胶池(32)中NaCl溶液或NaCl凝胶浓度相差102～104数量级，第二能源层(3)仿生细胞浓差电池填充于致动层(2)下方、垂直于致动层磁控开关形状记忆骨架(21)内侧所围合空腔，第二能源层高浓度NaCl溶液池或高浓度NaCl凝胶池(31)与第二能源层低浓度NaCl溶液池或低浓度NaCl凝胶池(32)层数为1～20层，阳离子选择性透过膜(33)为以3-磺丙基丙烯酸盐为代...

【专利技术属性】
技术研发人员：白易明，邹强，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12