一种弯曲毛细波推进器及制备方法和推进系统技术方案

本发明专利技术公开了一种弯曲毛细波推进器、一种弯曲毛细波推进器的制备方法以及基于弯曲毛细波推进器的推进系统，弯曲毛细波推进器的结构包括：弯曲基板、导电层、电极、介电层和疏水层；导电层粘连在基板上，电极粘连在导电层上，所述介电层通过磁控溅射方式喷涂到导电层和介电层上上，所述疏水层附着在介电层上。工作状态下，该弯曲毛细波推进器与液体的初始接触角为129

【技术实现步骤摘要】
一种弯曲毛细波推进器及制备方法和推进系统


[0001]本专利技术涉及本专利技术属于机械工程领域，尤其涉及一种弯曲毛细波推进器、一种弯曲毛细波推进器的制备方法以及基于弯曲毛细波推进器的推进系统。

技术介绍

[0002]随着近年来水生微型机器人在水环境监测和密闭空间探索等方面的需求与日俱增，其应用潜力越来越受到人们的关注，但受限于其复杂的电子设备如电池、控制器、襟翼等协调动作的部件，这种微型机器人并不能真正达到大小和重量的“微型”。需要有一种轻量化、结构简单的驱动方式使得微型机器人能进行隐蔽性操作而不被光学技术或红外仪器检测到。
[0003]传统水面推进装置使用电机、叶片等机械结构会极大的增加推进装置的重量和复杂程度，而毛细波推进系统不需要任何机械运动部件。因此以介电润湿效应为基础制成的小型推进装置想对于传统水面推进装置有着不可比拟的优势。其轻量、结构简单的驱动特性可以实现隐蔽操作而不被光学技术或红外仪器探测到，并且可以使用波浪能、风能等驱动摩擦纳米发电机使其自供电进行推进。而现有的直板介电润湿单元所产生的毛细波波幅有限，因此毛细波的波强不高，当其作为推进器时的推进能力有限，使得其应用受到了阻碍。

技术实现思路

[0004]根据现有技术存在的问题，本专利技术公开了一种弯曲毛细波推进器，包括：弯曲基板、导电层、电极、介电层和疏水层；所述导电层粘连在基板上，所述电极粘连在导电层上，所述介电层通过磁控溅射方式喷涂到导电层和介电层上上，所述疏水层附着在介电层上。
[0005]工作状态下，该弯曲毛细波推进器与液体的初始接触角为129
°
在施加电信号后，该接触角变化为68
°
。
[0006]一种弯曲毛细波推进器的制备方法，包括：
[0007]使用3D打印机将ABS材料打印成形状为水平内凹120
°
的弯曲基板；
[0008]将氧化铟锡磁控溅射到聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上形成导电层，将厚度为0.05mm的导电层贴在弯曲基板上；
[0009]使用导电树脂将镍丝粘连在导电层上并加热一定时间后形成电极；
[0010]将二氧化硅磁控溅射到具有电极的导电层上表面形成介电层；
[0011]将聚四氟乙烯溶液镀到介电层的表面形成疏水层，将具有介电层的弯曲基板浸没在5％的聚四氟乙烯溶液中，使用提拉法将其以1.53mm/min的速度匀速拉出再进行加热处理从而得到弯曲毛细波推进器。
[0012]一种基于弯曲毛细波推进器的推进系统，包括：弯曲毛细波推进器、交流电压源、导线、第一电极、无人轻体船和水槽，所述交流电压源包括交流信号发生器和电流放大器，所述弯曲毛细波推进器安装在无人轻体船上、再放入水槽中，所述交流电压源的正极通过
导线与弯曲毛细波推进器相连接，所述交流电压源的负极与第一电极相连接插入水槽中、当接通电源后则产生毛细波。
[0013]由于采用了上述技术方案，本专利技术提供的一种弯曲毛细波推进器、一种弯曲毛细波推进器的制备方法以及基于弯曲毛细波推进器的推进系统，在一种弯曲毛细波推进器中，通过改变毛细波推进器基板形状，当毛细波推进器曲率越大时，靠近疏水层的毛细波被束缚在一个更小的空间里，液体所带的同种电荷之间的距离减小，他们之间的库仑力增大，排斥力增大，使得接触角变化更大，毛细波波峰更高，因此造成毛细波振幅增大。使得弯曲结构的毛细波推进器所产生毛细波的波强相对于传统的直板毛细波推进器更大，因此推进能力更强。
[0014]另外将本专利技术的弯曲毛细波推进器应用于介电润湿推进系统中，对无人轻体船进行推进。推进同一无人轻体船时，弯曲毛细波推进器的推进速度相较于传统直板毛细波推进器提高了1倍以上。本专利技术提高了毛细波推进器的推进能力，使其可以应用于更多场合，拓展了毛细波推进系统的应用领域。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为本专利技术中弯曲毛细波推进器的结构示意图；
[0017]图2为本专利技术中弯曲毛细波推进器的制备方法流程图；
[0018]图3为本专利技术中基于弯曲毛细波推进器的推进系统的结构示意图；
[0019]图中：1
‑
1、弯曲基板，1
‑
2、导电层，1
‑
3、电极，1
‑
4、介电层，1
‑
5、疏水层，1、弯曲毛细波推进器，2、交流电压源，3、导线，4、第一电极，5、无人轻体船，6、水槽，2
‑
1、交流信号发生器，2
‑
2、电流放大器。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术的技术方案和优点更加清楚，下面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的描述：
[0021]如图1所示的一种弯曲毛细波推进器，包括弯曲基板1
‑
1、导电层1
‑
2、电极1
‑
3、介电层1
‑
4和疏水层1
‑
5。其中导电层1
‑
2粘连在基板1
‑
1上，电极1
‑
3粘连在导电层1
‑
2上，介电层1
‑
4材料通过磁控溅射喷涂到导电层1
‑
2和介电层上1
‑
4上，疏水层1
‑
5使用提拉镀膜法后再烘干附着在介电层1
‑
4上。
[0022]进一步的，工作状态下，该弯曲毛细波推进器与液体的初始接触角为129
°
在施加特定电信号后，其接触角会变化为68
°
。
[0023]如图2所示的一种弯曲毛细波推进器的制备方法，包括：
[0024]使用3D打印机将ABS材料打印成形状为水平内凹120
°
的弯曲基板1
‑
1；
[0025]将氧化铟锡磁控溅射到聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上形成导电层1
‑
2，将厚度为0.05mm的导电层1
‑
2贴在弯曲基板1
‑
1上；
[0026]使用导电树脂将镍丝粘连在导电层1
‑
2上并加热一定时间后形成电极1
‑
3；
[0027]将二氧化硅磁控溅射到具有电极1
‑
3的导电层1
‑
2上表面形成介电层1
‑
4；
[0028]将聚四氟乙烯溶液镀到介电层1
‑
4的表面形成疏水层1
‑
5，将具有介电层1
‑
4的弯曲基板1
‑
1浸没在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弯曲毛细波推进器，其特征在于包括：弯曲基板(1
‑
1)、导电层(1
‑
2)、电极(1
‑
3)、介电层(1
‑
4)和疏水层(1
‑
5)；所述导电层(1
‑
2)粘连在基板(1
‑
1)上，所述电极(1
‑
3)粘连在导电层(1
‑
2)上，所述介电层(1
‑
4)通过磁控溅射方式喷涂到导电层(1
‑
2)和介电层上(1
‑
4)上，所述疏水层(1
‑
5)附着在介电层(1
‑
4)上。2.根据权利要求1所述的弯曲毛细波推进器，其特征在于：工作状态下，该弯曲毛细波推进器与液体的初始接触角为129
°
在施加电信号后，该接触角变化为68
°
。3.一种如权利要求1所述的一种弯曲毛细波推进器的制备方法，其特征在于包括：使用3D打印机将ABS材料打印成形状为水平内凹120
°
的弯曲基板(1
‑
1)；将氧化铟锡磁控溅射到聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上形成导电层(1
‑
2)，将厚度为0.05mm的...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜东岳，田鹏昊，陈贵军，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：