基于介电弹性体的可逆胶黏器件的制作方法

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基于介电弹性体的可逆胶黏器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及可逆粘附技术领域,具体涉及一种基于介电弹性体的可逆胶黏器件。
【背景技术】
[0002]胶黏剂作为一种人类日常生产生活中必不可少的材料,广泛应用于建筑装修、物品包装、机械制造、微纳制造等各个技术领域。
[0003]国际标准化组织(ISO)对“粘附”作了如下的定义:粘附是指两个固体物质的表面依靠化学或者物理的力量而成为一体化的状态;粘附剂(胶黏剂)(adhesive)是指介于两种材料之间,用粘合的方法使之成为一体化状态的物质;被粘附的固体物质称为被粘物(adherend);用粘附剂把两个相邻的被粘物表面粘接在一起的部分称为接头(joint)。
[0004]黏附相对于机械式的接合来说,粘合部位应力分散更均匀,从而极大的抑制因材料疲劳而造成的接合部位损坏,极大的提高制件的结构强度和整体强度。同时,胶黏剂具有价格便宜,制造成本低,易生产,易加工,运输方便,使用方便等独一无二的优势。
[0005]随着化学合成的不断发展,胶黏剂已经具有10000多种可适应不同应用场所的种类,并以每年一千万吨以上的产量在化工产品中占有重要地位。
[0006]传统的胶黏剂只负责在两种材料之间形成强而有力的永久粘合作用,因使用环境的不同,其耐热性、耐腐蚀性、耐湿性、稳定性等均是需要考察的因素。近年来,随着制造技术的迅速发展,人们越来越重视研宄一种既可以粘附又可以在特定情况下脱除粘附的新技术,即:可逆黏附技术。
[0007]现有可逆粘附技术主要以速度、温度、压力等外源进行调节,存在操作困难,难以控制,循环次数少等问题,具有一定的局限性和针对性,制约着可逆黏附技术的大规模应用。

【发明内容】

[0008]针对现有技术的不足,本发明提出了一种基于介电弹性体的可逆胶黏器件。
[0009]一种基于介电弹性体的可逆胶黏器件,包括粘附层、驱动层,以及介于粘附层和驱动层之间的刚体,所述的驱动层为介电高弹体薄膜。
[0010]本发明的基于介电弹性体的可逆胶黏器件,设计了一种三明治型结构,使驱动层和粘附层能在刚体的支撑下形成有机的配合机构,从而实现由电控制介电弹性体(即介电高弹体)驱动的可逆粘附过程。这种基于介电弹性体的可逆胶黏器件具有高温,高湿恶劣环境下工作的能力,黏附性能好,脱黏速度快,操作简单,易于控制,灵敏度高,循环使用寿命长,容易实现高度的集成化,以及制备成本低,结构简单的特点。
[0011]为实现电驱动,驱动层所采用的介电弹性体薄膜的上下表面均涂有柔性电极。进一步优选,所述驱动层上下表面的柔性电极部分覆盖介电弹性体薄膜,且覆盖区域形状不局限于圆形,可以是任何形状的多边形结构,但需保证与刚体位置相对应,且上下表面的覆盖区域有相对重合。
[0012]为保证刚体在驱动层的作用下能够起到传递驱动力的作用,通常要求刚度大于粘附层和驱动层。
[0013]本发明中柔性电极可以采用碳膏、导电凝胶、导电纤维、导电聚合物等。刚体可以采用金属材料、塑料、弹性材料等,结构可以为球体、柱体、锥体等。
[0014]本发明的基于介电弹性体的可逆胶黏器件可以根据不同的工况,相应地调整介电弹性体薄膜(即介电高弹体薄膜)与其表面柔性电极的材料组合,改变粘附层、驱动层和刚体的材料,以满足实际要求。
[0015]驱动层可以直接粘在粘附层上,也可以先进行一定的预拉伸(沿着薄膜平面的两个垂直方向上进行等比双轴预拉伸),然后在有预拉伸的状态下粘在两层之间。这种操作可以调节介电弹性体的形变量以及介电高弹体的输出力。对于一般的丙烯酸酯类材料(一种介电弹性体),预拉伸值只要不超过薄膜的极限强度即可。
[0016]作为优选,所述介电弹性体薄膜的双轴预拉伸值为O?1000%。最优的,所述介电弹性体薄膜的预拉伸值为300%。
[0017]可以根据实际的工况与要求,改变所述的驱动层的厚度。作为优选,所述驱动层的厚度小于3_。考虑到可实施性,作为优选,所述驱动层的厚度为0.001?3_,最优的,所述驱动层(经预拉伸后的介电弹性体薄膜)的厚度为0.1_。
[0018]所述的压敏胶黏附层可以直接粘附(即不进行预拉伸),也可以先进行一定的预拉伸(沿着薄膜平面的两个垂直方向上进行等比双轴预拉伸),然后在有预拉伸的状态下粘附。通过预拉伸操作可以调压敏胶的弹性模量和强度,以适应整个器件的平衡性。
[0019]作为优选,对于一般的丙烯酸酯类材料(一种压敏胶),预拉伸值只要不超过材料的极限强度即可,作为优选,所述压敏胶薄膜的双轴预拉伸值为O?1000%。最优的,所述压敏胶的预拉伸值为300%。
[0020]所述的粘附层背离驱动层的一面设有压敏粘结剂。为便于实现,作为优选,所述的粘附层为压敏胶薄膜。
[0021]可以根据实际的工况与要求,改变压敏胶薄膜的厚度,从而提供不同的黏附强度。作为优选,所述压敏胶薄膜的厚度小于3mm。考虑到可实施性,作为优选,所述压敏胶薄膜的厚度为0.001?3mm,最优的,所述压敏胶薄膜经预拉伸后的厚度为0.1mm。
[0022]刚体可以是任何形状的多面体结构,作为优选,所述的刚体为球形。在粘附时,可与被粘附的材料之间形成圆形接触区域,大大增强了器件的粘附性能。在脱离时,可形成从边缘向中间剥离的脱黏过程,大大降低了脱黏过程的难度,使器件易于脱黏。这对实现可逆粘附过程是很重要的。
[0023]所述驱动层和粘附层外还设有固定层,所述固定层上与刚体的相对位置处设有定位孔,所述定位孔的形状与刚体形状相对应。
[0024]固定层上与刚体的相对位置和形状相对应,应能够保证在驱动层的作用下刚体能够刚好通过定位孔。在刚体为球体时,相应的定位孔为圆形,且所述定位孔的孔径等于所述刚体的直径。且定位孔的中心位置与刚体的球心相对。
[0025]本发明中通过固定成上的定位孔,以配合由刚体引发的粘附层和驱动层的形变。使粘附层和驱动层被刚体顶起形变后,恰好穿过固定层的开孔,从而使驱动层和粘附层在通断电前后形成较大形变,且形变后易于恢复,大大降低了可逆粘附过程的操控难度。
[0026]为实现可逆胶黏器件的柔性设计,作为优选,所述固定层为柔性材质,但需保证固定层刚度大于所述介电弹性体薄膜的刚度,如塑料、纤维、树脂、硅胶等柔性材料。
[0027]本发明的基于介电弹性体的可逆胶黏器件的各层通过粘合形成一个整体。驱动层的上表面粘合在上方固定层上,下表面与
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