一种基于表面结构化制造技术

本发明专利技术涉及一种基于表面结构化

【技术实现步骤摘要】
一种基于表面结构化PVC gel的盲文点显器


[0001]本专利技术属于智能材料应用
，特别是一种基于表面结构化
PVC gel
的盲文点显器
。

技术介绍

[0002]盲文点显器是一种可动态显示盲文字符的人机交互设备，多个点显器阵列排布，可显示完整的盲文信息，组成供视障人士获取知识的“盲文
kindle”。
根据驱动器的驱动原理，现有的盲文点显器大致分为电磁驱动式
、
气动式
、
压电式等，往往存在质量重
、
结构复杂
、
驱动难度大等问题，因此，现有的盲文点显器在小型化和轻量化的研究亟需一种新的解决方案
。
[0003]PVC gel
是一种电子型电活性聚合物材料，被认为是一种有潜力的人工肌肉材料，在智能驱动领域得到了广泛的关注
。
为设计一种质量轻
、
结构简单
、
驱动方便的
PVC gel
驱动器，研究人员将钢丝网阳极
、PVC gel、
铜箔阴极组成三明治结构，电极通电时，凝胶在电场力作用下蠕动进入钢丝网网孔中，导致阴阳电极之间的距离减小
。
通过多层叠加的方式，制备了一种可输出直线位移的
PVC gel
柔性驱动器
。(Wang,Z.,et al.,3D Printing of Electrically Responsive PVC Gel Actuators.ACS Appl Mater Interfaces,2021.13(20):p.24164
‑
24172.)
然而，钢丝网电极存在刚度大
、
质量重等不足，不利于
PVC gel
驱动器的自适应性和轻量化
。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术根据
PVC gel
在电场中蠕动的特点，设计了一种具有表面结构的
PVC gel
，摆脱了钢丝网电极的束缚，相应驱动器质量更轻
、
柔性更好
。
[0005]技术方案：为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种基于表面结构化
PVC gel
的盲文点显器，包括推杆
3、
和
PVC gel
柔性驱动器5，推杆3一端与
PVC gel
柔性驱动器5表面电极相连接；所述
PVC gel
柔性驱动器5包括表面结构化
PVC gel 5
‑2与铜箔电极5‑1，所述
PVC gel
柔性驱动器5以“铜箔电极5‑1阴极
‑
表面结构化
PVC gel 5
‑2‑
铜箔电极5‑1阳极
‑
结构化
PVC gel 5
‑2‑
铜箔电极5‑1阴极
……”
的顺序实现多层叠加
。
电极通电时，
PVC gel
阵列结构在电场力作用下发生明显变形，电极之间的距离减小，驱动器整体收缩，电源断电，驱动器恢复原始形状
。
[0007]作为优选，所述表面结构化
PVC gel 5
‑2包括
PVC gel
基础层5‑2‑1和
PVC gel
表面阵列5‑2‑2，所述铜箔电极5‑1阳极与带有
PVC gel
表面阵列的一侧接触，所述铜箔电极5‑1阴极与
PVC gel
基础层一侧接触
。
[0008]作为优选，推杆3分为推杆上端3‑1和推杆下端3‑2，推杆下端3‑2为平板，通过工业胶水与
PVC gel
柔性驱动器5最上端电极固定，推杆上端3‑1的末端为球面；推杆随
PVC gel
柔性驱动器上下移动，当
PVC gel
柔性驱动器5收缩
/
恢复形状时，推杆作为从动件沿其轴向向下
/
向上运动
。
[0009]作为优选，盲文点显器还包括上盖1和底座2，所述上盖1与底座2配合，构成盲文点显器的封装体；推杆下端3‑2与
PVC gel
柔性驱动器5一同置于该封装体内，推杆上端3‑1伸出该封装体
。
[0010]作为优选，盲文点显器还包括弹簧4，所述弹簧4缠绕于推杆3上
、
与推杆3保持同轴，弹簧4一端固定在上盖1内侧的弹簧吊耳1‑3上，另一端固定在推杆下端表面的弹簧吊耳3‑3上；盲文点显器不工作时，弹簧4处于自然状态
。
[0011]作为优选，上盖1贯穿设有推杆孔1‑1，与推杆上端3‑1间隙配合，推杆孔1‑1用于限制推杆前后左右移动及任意角度的旋转；所述上盖1内侧设有弹簧吊耳1‑3，用于固定弹簧4的上端；所述上盖1设置有限位槽1‑2，用于固定
PVC gel
柔性驱动器；所述底座2设置有限位块2‑2，限位槽1‑2与限位块2‑2间隙配合，使上盖1与底座2相互固定
。
[0012]作为优选，底座2上的驱动器限位槽2‑1行列布置，所述
PVC gel
柔性驱动器5最下端电极固定于限位槽2‑1内；所述底座2设有导线孔2‑3，为驱动器的电源线提供通道，并进一步经过导线槽2‑4与电源相连
。
[0013]作为优选，表面结构化
PVC gel 5
‑2由
PVC gel
基础层5‑2‑1和
PVC gel
表面阵列5‑2‑2组成，其制备工艺包括
PVC gel
溶液制备
、PVC gel
溶液浇铸
、
抽真空
、
自然挥发溶剂和脱模
。
具体流程为：将
PVC
粉末
、
增塑剂试剂和四氢呋喃试剂按照
1:9:15
混合，并将其放置于磁力搅拌机上充分搅拌，直至透明；将搅拌后的透明溶液浇铸在具有阵列凹槽的特氟龙培养皿中，使用真空干燥箱处理一段时间，除去浇铸过程中残留在溶液内部的气泡；将培养皿移至通风橱中挥发溶剂四氢呋喃；待四氢呋喃完全挥发后，将具有表面结构的
PVC gel
从模具中脱出
。
[0014]本专利技术还公开了一种基于表面结构化
PVC gel
的盲文点显器的工作方法，
PVC gel
柔性驱动器电源通电，驱动器收缩，弹簧4被压缩，电源断电，驱动器与弹簧恢复
。
作为从动件，推杆3随
PVC gel
柔性驱动器上下移动，初始状态下，全部推杆3均露出上盖1一段距离，部分驱动器通电时，相应推杆下降至上盖1表面以下，其余推本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于表面结构化
PVC gel
的盲文点显器，其特征在于，包括推杆
(3)
和
PVC gel
柔性驱动器
(5)
，推杆
(3)
一端与
PVC gel
柔性驱动器
(5)
表面电极相连接；所述
PVC gel
柔性驱动器
(5)
包括表面结构化
PVC gel(5
‑
2)
与铜箔电极
(5
‑
1)
，所述
PVC gel
柔性驱动器
(5)
以“铜箔电极
(5
‑
1)
阴极
‑
表面结构化
PVC gel(5
‑
2)
‑
铜箔电极
(5
‑
1)
阳极
‑
结构化
PVC gel(5
‑
2)
‑
铜箔电极
(5
‑
1)
阴极
……”
的顺序排列
。2.
根据权利要求1所述的基于表面结构化
PVC gel
的盲文点显器，其特征在于，所述表面结构化
PVC gel(5
‑
2)
包括
PVC gel
基础层
(5
‑2‑
1)
和
PVC gel
表面阵列
(5
‑2‑
2)
，所述铜箔电极
(5
‑
1)
阳极与带有
PVC gel
表面阵列的一侧接触，所述铜箔电极
(5
‑
1)
阴极与
PVC gel
基础层一侧接触
。3.
根据权利要求1所述的基于表面结构化
PVC gel
的盲文点显器，其特征在于，所述推杆
(3)
分为推杆上端
(3
‑
1)
和推杆下端
(3
‑
2)
，推杆下端
(3
‑
2)
为平板，与
PVC gel
柔性驱动器
(5)
最上端电极固定，推杆上端
(3
‑
1)
的末端为球面；
PVC gel
柔性驱动器
(5)
收缩
/
恢复形状时，推杆作为从动件沿其轴向向下
/
向上运动
。4.
根据权利要求1所述的基于表面结构化
PVC gel
的盲文点显器，其特征在于，所述盲文点显器还包括上盖
(1)
和底座
(2)
，所述上盖
(1)
与底座
(2)
配合，构成盲文点显器的封装体；推杆下端
(3
‑
2)
与
PVC gel
柔性驱动器
(5)
一同置于该封装体内，推杆上端
(3
‑
1)
伸出该封装体
。5.
根据权利要求4所述的基于表面结构化
PVC gel
的盲文点显器，其特征在于，所述盲文点显器还包括弹簧
(4)
，所述弹簧
(4)
缠绕于推杆
(3)
上
、
与推杆
(3)
保...

【专利技术属性】
技术研发人员：于敏，田成博，吴雨薇，尹国校，葛恒早，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：