一种基于静电吸附的柔性离合器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于静电吸附的柔性离合器及其制备方法，其中该制备方法包括：取MXene

【技术实现步骤摘要】
一种基于静电吸附的柔性离合器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及柔性离合器
，尤其涉及的是一种基于静电吸附的柔性离合器及其制备方法。

技术介绍

[0002]柔性离合器为一种平板电容器型的静电吸附装置，该柔性离合器通常由正极板、介电薄膜和负极板组成，当正负极板间存在电势差时，便会产生静电吸引。
[0003]由于静电吸附的柔性离合器具有结构简单、能耗少、力密度可控和适应性高等优点，目前已被广泛应用于抓取器、爬墙机器人、人工肌肉和可穿戴设备等方向。
[0004]其中，柔性离合器的核心为介电薄膜，其介电常数、击穿场强和厚度等参数直接决定了静电吸附力的大小。
[0005]目前广泛使用的介电材料有聚酰亚胺(PI)、双向拉伸聚丙烯(BOPP)和Luxprint(LuxPrint为杜邦公司生产的一种电子浆料，内含高介电常数的钛酸钡颗粒，在静电吸附电极制备时，可使用流延法将LuxPrint浆料涂布在电极层上，而后固化形成介电薄膜)等。
[0006]其中，P(VDF
‑
TrFE
‑
CTFE)为聚偏氟乙烯
‑
三氟乙烯
‑
三氟氯乙烯的简称，DMF为溶剂N，N
‑
二甲基甲酰胺的简称,PI为聚酰亚胺的简称，BOPP为双向拉伸聚丙烯的简称。
[0007]然而，这些介电材料介电常数均不高，在较低电压下无法获得理想的力密度，而在高压下使用又增加了装置的风险性。
[0008]因此，现有技术还有待改进。/>
技术实现思路

[0009]专利技术人发现，现有技术中的柔性离合器的介电材料的介电常数不高，进而导致在较低电压下柔性离合器无法获得理想的力密度问题。
[0010]本专利技术旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中至少一个。本专利技术提出了一种基于静电吸附的柔性离合器制备方法，其中，包括步骤：
[0011]取MXene
‑
DMF溶液于反应釜中，向反应釜中加入聚合物，得到复合溶液；
[0012]将复合溶液涂布在电极层上，烘干形成MXene/聚合物介电薄膜。
[0013]在一种实施方式中，所述聚合物为PVDF，或者所述聚合物为PVDF基聚合物的一种，所述PVDF基聚合物包括P(VDF
‑
TrFE)、P(VDF
‑
CTFE)以及P(VDF
‑
TrFE
‑
CTFE)。
[0014]在一种实施方式中，所述MXene的质量在MXene与聚合物的总质量中的占比为0
‑
20％。
[0015]在一种实施方式中，所述电极层上连接设置有基体，所述基体包括双向拉伸聚丙烯薄膜层、聚酰亚胺薄膜层或其他柔性绝缘薄膜中的至少一层。
[0016]在一种实施方式中，所述基体包括双向拉伸聚丙烯薄膜层以及聚酰亚胺薄膜层，所述双向拉伸聚丙烯薄膜层与所述电极层贴合相接，所述聚酰亚胺薄膜层位于所述双向拉伸聚丙烯薄膜层远离所述电极层的一侧；
[0017]所述双向拉伸聚丙烯薄膜层的厚度为10
‑
100μm；
[0018]所述聚酰亚胺薄膜层的厚度为10
‑
100μm。
[0019]在一种实施方式中，所述电极层采用铝材料制作而成。
[0020]在一种实施方式中，所述复合溶液涂布在电极层上涂布厚度为10
‑
100μm。
[0021]在一种实施方式中，还包括步骤：
[0022]向电极层施加电压，测试电极层与介电层之间在通电状态下的摩擦剪应力。
[0023]进一步地，所述向电极层施加电压，测试电极层与介电层之间在通电状态下的摩擦剪应力的步骤具体包括以下步骤：
[0024]将具有MXene/聚合物介电薄膜的电极层固定在测力平台的固定端，将另一电极层固定在测力平台的移动端；
[0025]施加电压将具有MXene/聚合物介电薄膜的电极层与另一电极层吸附在一起；
[0026]启动测力平台，以恒定速度向上拉动所述移动端。
[0027]本专利技术还提出了一种基于静电吸附的柔性离合器，其中，采用本专利技术所述的基于静电吸附的柔性离合器的制备方法制备得到。
[0028]本专利技术的有益效果：本专利技术公开了一种基于静电吸附的柔性离合器及其制备方法，其中该制备方法包括：取MXene
‑
DMF溶液于反应釜中，向反应釜中加入聚合物，得到复合溶液；将复合溶液涂布在电极层上，烘干形成MXene/聚合物介电薄膜。该制备方法通过MXene
‑
DMF溶液与聚合物形成的MXene/聚合物介电薄膜，具有较高的相对介电常数、击穿场强，通过该制备方法制备的柔性离合器的机械性能好、力密度高。
附图说明
[0029]图1是本专利技术中不同MXene含量的介电薄膜的相对介电常数对比图。
[0030]图2是本专利技术中不同MXene含量的介电薄膜的击穿场强对比图。
[0031]图3是本专利技术中不同MXene含量的介电薄膜的乘积ε
r
E2对比图。
[0032]图4是本专利技术中不同MXene含量的介电薄膜的摩擦剪应力对比图。
[0033]图5是本专利技术中柔性离合器的介电薄膜连接示意图。
[0034]图6是本专利技术中柔性离合器的某一具体实施例的结构示意图。
[0035]图7是本专利技术中制备方法的流程示意图。
[0036]附图标记：
[0037]100、电极层；200、MXene/聚合物介电薄膜；300、基体；
[0038]100a、正电极层；100b、负电极层；
[0039]320、聚酰亚胺薄膜层；310、双向拉伸聚丙烯薄膜层。
具体实施方式
[0040]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。
[0041]基于现有技术中存在的问题，如图1中所示，本实施例提供一种基于静电吸附的柔性离合器制备方法，包括步骤：
[0042]S100、取MXene
‑
DMF溶液于反应釜中，向反应釜中加入聚合物，得到复合溶液。
[0043]具体来说，MXene
‑
DMF溶液可以从市场上直接获得，也可以通过MXene粉末与DMF溶液混合得到，如北京北科纳米新材料有限公司可以提供浓度为3mg mL
‑1的MXene
‑
DMF溶液。
[0044]本实施例的一个实现方式中，取浓度为3mg mL
‑1的MXene
‑
DMF溶液于反应釜中，向反应釜中加入聚合物，并使用超声震荡处理，得到复合溶液。
[0045]S200、将复合溶液涂布在电极层上，烘干形成MXene/聚合物介电薄膜。
[0046]具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于静电吸附的柔性离合器的制备方法，其特征在于，包括步骤：取MXene
‑
DMF溶液于反应釜中，向反应釜中加入聚合物，得到复合溶液；将复合溶液涂布在电极层上，烘干形成MXene/聚合物介电薄膜。2.根据权利要求1所述的基于静电吸附的柔性离合器的制备方法，其特征在于，所述聚合物为PVDF，或者所述聚合物为PVDF基聚合物的一种，所述PVDF基聚合物包括P(VDF
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TrFE)、P(VDF
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CTFE)以及P(VDF
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TrFE
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CTFE)。3.根据权利要求1所述的基于静电吸附的柔性离合器的制备方法，其特征在于，所述MXene的质量在MXene与聚合物的总质量中的占比为0
‑
20％。4.根据权利要求1所述的基于静电吸附的柔性离合器的制备方法，其特征在于，所述电极层上连接设置有基体，所述基体可以使用双向拉伸聚丙烯薄膜层、聚酰亚胺薄膜层或其他柔性绝缘薄膜中的至少一层。5.根据权利要求4所述的基于静电吸附的柔性离合器的制备方法，其特征在于，所述基体包括双向拉伸聚丙烯薄膜层以及聚酰亚胺薄膜层，所述双向拉伸聚丙烯薄膜层与所述电极层贴合相接，所述聚酰亚胺薄膜层位于所述双向...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏强，魏岱岳，熊泉，王华岑，梁轩铨，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：