一种基于相转变水凝胶驱动器的微型气动人工肌肉及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种基于相转变水凝胶驱动器的微型气动人工肌肉及其制备方法和应用，属于高分子功能材料技术领域。本方法包括如下步骤：（1）以丙烯酸辛酯、丙烯酰胺为单体，将单体、β‑环糊精和交联剂溶解于海鞘纤维素纳米晶体的二甲基甲酰胺分散液中，随后加入光引发剂，得到预聚液；预聚液经光固化、溶剂置换，得到管道状结构的水凝胶；（2）将管道状结构的水凝胶的一端与气腔连接，另一端封端，得到于相转变水凝胶驱动器的微型气动人工肌肉。该方法具有工艺便捷、反应温和、材料广泛易的优势。基于该方法所制微型气动人工肌肉具有不依赖水渗透的可调力学性能、驱动速度快的特点，在微型化的仿生软机器人设备中具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高分子功能材料，尤其涉及一种基于相转变水凝胶驱动器的微型气动人工肌肉及其制备方法和应用。

技术介绍

1、气动人工肌肉具有快速响应，高冲程和高驱动力的优势，被认为是最有前景的软驱动器。但气动人工肌肉的驱动来源严重依赖笨重的压缩机和泵等设备，这限制了其微型化的应用。并且目前的气动人工肌肉材料不含水，在结构上没有达到自然肌肉的仿生功能。

2、最近的微型气动人工肌肉围绕通过外界刺激实现内部气压变化的思路来设计，通常包括两个方向：利用内部流体产生压力变化和利用驱动器材料改变压力变化。内部流体的设计包括：液-气相转变流体，燃烧反应，产生气体的化学反应和溶胀/退溶胀等。液-气相转变流体是使用最广泛的方式，因为这些低沸点液体能够在加热后汽化，产生高压膨胀，而冷却后又能够液化，实现可逆驱动。但液体汽化需要大量的时间和耗费相当的能量。另一种方法是利用智能膜材料作为气动人工肌肉，典型的例子是介电弹性体膜，可以在膜两侧施加电压的方式，使膜材料在面内方向展开，导致系统内部气压降低实现驱动。

3、专利技术人于公开号为cn112940288a的中国本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于相转变水凝胶驱动器的微型气动人工肌肉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2. 根据权利要求1所述的基于相转变水凝胶驱动器的微型气动人工肌肉的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，丙烯酸辛酯占单体的比例为6.7 mol.%-33.3 mol.%。

3. 根据权利要求1所述的基于相转变水凝胶驱动器的微型气动人工肌肉的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，单体占预聚液的比例为20 wt.%-30 wt.%。

4.根据权利要求1所述的基于相转变水凝胶驱动器的微型气动人工肌肉的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，β-环糊精和丙烯酸辛酯的摩...

【技术特征摘要】

1.一种基于相转变水凝胶驱动器的微型气动人工肌肉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2. 根据权利要求1所述的基于相转变水凝胶驱动器的微型气动人工肌肉的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，丙烯酸辛酯占单体的比例为6.7 mol.%-33.3 mol.%。

3. 根据权利要求1所述的基于相转变水凝胶驱动器的微型气动人工肌肉的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，单体占预聚液的比例为20 wt.%-30 wt.%。

4.根据权利要求1所述的基于相转变水凝胶驱动器的微型气动人工肌肉的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，β-环糊精和丙烯酸辛酯的摩尔比为0-1:1。

5. 根据权利要求1所述的基于相转变水凝胶驱动器的微型气动人工肌肉的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，交联剂占预聚液的比例为1 wt.%-3 wt.%；交联剂包括n,n’-亚甲基双丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的至少一种。

6. 根据权利要求1所述的基于相转变水凝胶驱动器的微型气动人工肌肉的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：常春雨，崔言德，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：