本发明专利技术公开了面向无感附着任务的胶膜复合式静电吸附装置，包括静电吸附层、胶粘层、绝缘硅橡胶和硬质背板，胶粘层环绕设置于静电吸附层外侧，胶粘层和静电吸附层都固定粘接于硬质背板上；静电吸附层包括绝缘层、柔性电极、基底层、绝缘填充胶，绝缘层和基底层之间设有多组柔性电极，柔性电极的电极空隙填充绝缘填充胶，实现对绝缘层、柔性电极和基底层粘接；胶粘层为单面压敏胶；绝缘硅橡胶一面粘接硬质背板，另一面粘接静电吸附层和胶粘层。本发明专利技术利用静电吸附技术通电后吸附、断电后脱附和胶粘吸附技术结构简单的特点，扬长避短融合了两种吸附技术的优点，实现了粘接时可靠，任务完成后可脱附，提高了装置可靠性和实用性。提高了装置可靠性和实用性。提高了装置可靠性和实用性。
【技术实现步骤摘要】
面向无感附着任务的胶膜复合式静电吸附装置
[0001]本专利技术属于无感附着和静电吸附
，具体涉及一种面向无感附着任务的胶膜复合式静电吸附装置。
技术介绍
[0002]航天器在轨运行过程中，仪器设备逐渐老化失效，加上各种随时可能发生的故障及意外情况，最终导致航天器整体报废。据统计全球发射的卫星超过5000颗以上，多数已经不能正常运转，而单颗人造卫星造价往往十分昂贵，因此研发能够延续卫星使用寿命的在轨操作技术显得越发重要。
[0003]在轨操作技术主要包括在轨装配、在轨服务、轨道清理等。具体实施案例包括对目标航天器实施能源补给、故障维修、设备更换、功能拓展等。
[0004]服务航天器对目标航天器实施在轨操作的前提是服务航天器能够实现对目标航天器的接近、附着任务。服务航天器从较远距离出发、以一定初始速度靠近目标航天器并在目标航天器表面着陆时会产生很大的冲击。冲击反弹力大于吸附力时，服务航天器反弹，从而导致附着失败。因此需要一种稳定的无感附着方式。
[0005]文献《面向空间非合作航天器的空间爬壁机器人方案》提出了基于仿生壁虎刚毛干性粘合剂的吸附方式，实现空间非合作航天器的附着任务，然而干性粘合的吸附方式所需脱附力较大，难以实现可控吸附，且对被吸附对象表面平整度要求较高，对表面粗糙度较大的对象无法实现有效吸附。其它几种吸附技术在太空中应用仍有较大缺陷。负压吸附技术无法在真空环境下使用；磁吸附的吸附对象范围窄，只能吸附具有铁磁性的材料，胶黏附同样无法实现可控吸附，且胶粘剂多次重复使用后吸附力下降。
[0006]静电吸附技术可以在真空环境下使用，吸附对象范围广，包括导体材料和绝缘材料；能实现可控吸附功能，及通电后吸附、断电后脱附；对吸附对象表面平整度要求不高，可吸附表面粗糙度较大的对象；可实现对大型平面的有效吸附。故静电吸附技术是无感附着任务中的首选技术。
[0007]目前静电吸附技术主要应用于静电卡盘的生产制作过程中。静电卡盘应用于半导体晶圆等离子刻蚀、化学气相沉积等加工工艺中，实现通电后固定夹持、断电后脱附的功能。由于半导体晶圆表面平整度高，因此静电卡盘通常采用氧化铝陶瓷、氧化氮陶瓷等硬质材料作为绝缘层，但刚性静电卡盘对表面粗糙度较大的吸附面无法实现有效吸附。所以，需要对现有采用刚性静电卡盘的静电吸附装置进行升级改造，弥补其无法有效吸附表面粗糙度较大吸附面的缺陷。
技术实现思路
[0008]本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种面向无感附着任务的胶膜复合式静电吸附装置。
[0009]为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：
面向无感附着任务的胶膜复合式静电吸附装置，所述装置包括静电吸附层、胶粘层、绝缘硅橡胶和硬质背板，所述胶粘层环绕设置于静电吸附层外侧，所述胶粘层和静电吸附层都固定粘接于硬质背板上；所述静电吸附层包括绝缘层、柔性电极、基底层、绝缘填充胶，所述绝缘层和所述基底层之间设有多组柔性电极，所述柔性电极的电极空隙填充绝缘填充胶，实现对绝缘层、柔性电极和基底层粘接；所述胶粘层为单面压敏胶；所述绝缘硅橡胶一面粘接硬质背板，另一面粘接静电吸附层和胶粘层。
[0010]优选地，所述柔性电极的激励电压类型包括直流激励、正弦激励和方波激励。
[0011]优选地，所述绝缘层和基底层为聚酰亚胺薄膜高分子柔性材料；所述柔性电极选用银或者铜金属导体材料；所述绝缘填充胶选用环氧胶或丙烯酸胶。
[0012]优选地，所述单面压敏胶选用单面丙烯酸压敏胶。
[0013]优选地，所述绝缘硅橡胶选用GD414胶。
[0014]优选地，所述静电吸附层与所述胶粘层面积大小根据被吸附对象种类、吸附时间、冲击速度、回弹力大小和摆动扭矩参数值计算获得。
[0015]优选地，所述绝缘层厚度小于30μm，所述柔性电极厚度小于50μm。
[0016]优选地，所述柔性电极为正负电极相间排列同心圆形状的电极，采用双点双线冗余设计，两侧各有一组电极正负端接线，可同时连接激励电压供电。
[0017]优选地，所述柔性电极正负极的电极宽度值与正负极之间的电极间距值比值为2：1；所述电极宽度值和所述电极间距值皆小于1mm，所述电极宽度值和所述电极间距值根据吸附对象、所需静电吸附力大小、吸附面面积、激励电压类型和激励电压幅值参数计算获得。
[0018]优选地，所述静电吸附层与所述胶粘层之间设有供电线连通槽，所述硬质背板对应位置设有供电线连通孔。
[0019]本专利技术具有以下有益效果：采用本专利技术的面向无感附着任务的胶膜复合式静电吸附装置，通过将静电吸附技术与胶粘吸附技术结合，利用静电吸附技术通电后吸附、断电后脱附和胶粘吸附技术结构简单的特点，扬长避短融合了两种吸附技术的优点，实现了粘接时可靠，任务完成后可脱附，提高了装置可靠性和实用性。
附图说明
[0020]图 1为本专利技术面向无感附着任务的胶膜复合式静电吸附装置的正视图。
[0021]图 2为本专利技术面向无感附着任务的胶膜复合式静电吸附装置的图1沿对称轴线剖视图。
[0022]图 3为本专利技术面向无感附着任务的胶膜复合式静电吸附装置静电吸附层柔性电极双点双线冗余设计示意图。
[0023]图 4为本专利技术面向无感附着任务的胶膜复合式静电吸附装置的静电吸附系统柔性电极激励电路示意图。
[0024]其中：1、绝缘层；2、柔性电极；3、基底层；4、绝缘填充胶；5、单面压敏胶；6、绝缘硅
橡胶；7、硬质背板；9、电极宽度；10、电极间距；11、静电吸附层；12、胶粘层；21、第一同心圆电极组；22、第二同心圆电极组。
实施方式
[0025]以下结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细描述。
[0026]参见图1
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图4，面向无感附着任务的胶膜复合式静电吸附装置，所述装置包括静电吸附层11、胶粘层12、绝缘硅橡胶6和硬质背板7，所述胶粘层12环绕设置于静电吸附层11外侧，所述胶粘层12和静电吸附层11都固定粘接于硬质背板7上；所述静电吸附层11包括绝缘层1、柔性电极2、基底层3、绝缘填充胶4，所述绝缘层1和所述基底层3之间设有多组柔性电极2，所述柔性电极2的电极空隙填充绝缘填充胶4，实现对绝缘层1、柔性电极2和基底层3粘接；所述胶粘层12为单面压敏胶5；所述绝缘硅橡胶6一面粘接硬质背板7，另一面粘接静电吸附层11和胶粘层12。
[0027]绝缘硅橡胶6始终保持稳定粘结，胶粘层12辅助静电吸附层，使接触瞬间的吸附更加稳定，然后胶粘层12经长时间高温、辐射以及等离子影响后失效，所述静电吸附层持续通电可提供长时间吸附力，断电后吸附力消失，装置自动无感脱附。
[0028]硬质背板7硬度较大且绝缘性能良好，能适应高低温、辐射、等离子体环境。
[0029]具体实施时，所述柔性电极2的激励电压类型包括直流激励、正弦激励和方波激励。
[0030]具体实施时，所述绝缘层1和/或基底层3可选用材料包括聚酰本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.面向无感附着任务的胶膜复合式静电吸附装置，其特征在于：所述装置包括静电吸附层（11）、胶粘层（12）、绝缘硅橡胶（6）和硬质背板（7），所述胶粘层（12）环绕设置于静电吸附层（11）外侧，所述胶粘层（12）和静电吸附层（11）都固定粘接于硬质背板（7）上；所述静电吸附层（11）包括绝缘层（1）、柔性电极（2）、基底层（3）、绝缘填充胶（4），所述绝缘层（1）和所述基底层（3）之间设有多组柔性电极（2），所述柔性电极（2）的电极空隙填充绝缘填充胶（4），实现对绝缘层（1）、柔性电极（2）和基底层（3）粘接；所述胶粘层（12）为单面压敏胶（5）；所述绝缘硅橡胶（6）一面粘接硬质背板（7），另一面粘接静电吸附层（11）和胶粘层（12）。2.根据权利要求1所述的面向无感附着任务的胶膜复合式静电吸附装置，其特征在于：所述柔性电极（2）的激励电压类型包括直流激励、正弦激励和方波激励。3.根据权利要求1所述的面向无感附着任务的胶膜复合式静电吸附装置，其特征在于：所述绝缘层（1）和基底层（3）为聚酰亚胺薄膜高分子柔性材料；所述柔性电极（2）选用银或者铜金属导体材料；所述绝缘填充胶（4）选用环氧胶或丙烯酸胶。4.根据权利要求1所述的面向无感附着任务的胶膜复合式静电吸附装置，其特征在于：所述单面压敏胶（5）选用单面丙烯酸压敏胶。5.根据权利要求1所述的面向无感附着任务的胶膜复合...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖文和，田威，陈子超，段晋军，缪云飞，张家铭，李炳锐，叶佳轩，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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