自传感IPMC人工肌肉及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自传感IPMC人工肌肉及其制备方法，由驱动层、过渡层、传感层与外界的驱动信号模块、传感器采集模块组成，其中过渡层位于驱动层和传感层之间，驱动层与驱动信号模块连接，传感层与传感器采集模块连接。以Nafion膜为基底，Pt纳米颗粒为表面电极制备IPMC的基础上，先使用PVP@AgNPs进行封装，再涂覆一层柔性的PMVS聚烯基硅氧烷进行封装，最后键合叉指图案电极。本发明专利技术提出的自传感IPMC人工肌肉能够实现驱动与传感一体化，IPMC在电场激励下运动，而IPMC运动又造成其表面叉指电容器之间的距离变化，从而引起电容变化。利用单片机和蓝牙可随时采集到电容的变化，实现IPMC运动的监控。运动的监控。运动的监控。

【技术实现步骤摘要】
自传感IPMC人工肌肉及其制备方法


[0001]本专利技术属于驱动器制备
，具体涉及自传感IPMC人工肌肉及其制备方法。

技术介绍

[0002]自传感驱动器同时具备驱动器、传感器功能，具有体积小、智能化程度高的显著优势，在国防、民用、医疗、保健等方面用处巨大。同时，自传感驱动器的驱动信号控制和传感信号的采集可同步进行，还可实现远程在线检测，进一步拓展了应用空间。
[0003]离子交换聚合物/金属复合材料(IPMC)为一种离子型的电驱动器，可不使用电机直接将电能转换为机械能(图2)。IPMC通常由三层夹心结构组成。两边为金属纳米颗粒电极，如：Pt，Au，Ag；夹心层为离子交换聚合物膜，如：全氟磺酸、全氟碳酸、磺化聚砜、聚醚醚酮等。IPMC为柔性驱动，可应用于制作柔性驱动器，因其驱动性能类似于天然肌肉，又被誉为“人工肌肉”。一定范围内，IPMC可替代电机作为电驱动器使用。相对于电机来说：IPMC驱动器的能量转换效率高、位移大、能量密度大，还没有电机的体积和发热难题。
[0004]IPMC驱动器也可以作为自传感驱动器。在外界机械本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自传感IPMC人工肌肉，其特征在于：所述的自传感IPMC人工肌肉由驱动层、过渡层、传感层与外界的驱动信号模块、传感器采集模块组成，其中过渡层位于驱动层和传感层之间，驱动层与驱动信号模块连接，传感层与传感器采集模块连接。2.根据权利要求1所述的自传感的IPMC人工肌肉，其特征在于：所述驱动层是以Nafion膜作为基底膜，Pt纳米颗粒作为电极，经化学沉积制备而成的IPMC电致动器，其中基底膜厚度为100~300 μm，电极厚度为5~10 μm。3.根据权利要求1所述的自传感的IPMC人工肌肉，其特征在于：所述过渡层是由PVP@AgNPS涂层和聚烯基硅氧烷（PMVS）薄膜组成，其中，PVP@AgNPS涂层的厚度为0.5
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5 μm，聚烯基硅氧烷（PMVS）薄膜的厚度为20~100 μm。4.根据权利要求1所述的自传感的IPMC人工肌肉，其特征在于：所述传感层是由叉指图案电极组成，传感层厚度为10
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100 μm。5.根据权利要求1所述的自传感的IPMC人工肌肉，其特征在于：所述驱动信号模块为低压交流电信号，频率为0.1
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10Hz，驱动电压为0.5
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5V，波形为正弦波或方波；传感器采集模块由商业单片机和蓝牙组成，可实时在线采集电容信号。6.根据权利要求1
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5任一项所述的自传感的IPMC人工肌肉的制备方法，其特征在于包括以下步骤：以化学镀工艺在Nafion基底膜两面封装Pt颗粒电极层制备IPMC，然后采用dip
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coating技术在IPMC电极的表面封装一层致密的聚乙烯吡咯烷酮包裹的银纳米颗粒（PVP@AgNPs)材料作封装电极，接着利用匀胶机在IPMC表面涂覆一层柔性的PMVS聚烯基硅氧烷，最后将叉指图案电极进行封装。7.根据权利要求6所述的自传感的IPMC人工肌肉的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）制备驱动层：以化学镀工艺在Nafion基底膜两面封装Pt颗粒电极层...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭东杰，李海霞，梅龙祥，马丽，苗晓雨，李晓阳，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：