一种双片离子聚合物金属复合材料线性驱动单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种IPMC线性驱动单元。
【背景技术】
[0002]离子聚合物金属复合材料(1nic polymer metal composites，IPMC)作为一种新型的离子型电致动智能材料，其柔韧性好、低电压驱动、优异的水下驱动特性、大的形变及响应速度等优良性能，具有重要应用前景。单片IPMC输出力小、运动单一等缺陷成为学术界的共识，改善IPMC力输出并提供一种新型运动形式成为IPMC进一步拓展IPMC应用的关键。
[0003]目前，有关改善IPMC性能输出的方法，主要集中于制备工艺的改进，如采用离子液驱动及封装等形式，尚未出现采用结构组合的方式提高IPMC的性能输出。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种力输出值高，制造成本低的双片离子聚合物金属复合材料线性驱动单元。
[0005]本发明的目的是这样实现的:
[0006]包括单驱动片、连接块、独立驱动电极；所述单驱动片包括上表层电极、聚合物基膜和下表层电极，上下表层电极位于聚合物基膜的两侧，所述上下表层电极上开有将电极分割成“ + 交错分布的沟槽，上表层电极上的沟槽与下表层电极上的沟槽呈十字交叉，上表层电极与上表层电极的相同极通过连接电极连接；两个单驱动片的两端通过连接块连接，且在端部连接独立驱动电极。
[0007]本发明还可以包括:
[0008]1、所述的独立驱动电极由两片导电胶片和连接于两片导电胶片之间的连接导电丝构成。
[0009]2、沟槽与上下表层电极的边缘呈45°夹角。
[0010]本发明主要由单驱动片、轻质连接块、独立驱动电极构成，单驱动片主要由Naf1n-117聚合物基膜与上下表层电极的银层组成的三明治结构，在上下银层开有相互交叉沟槽，在相互交叉沟槽的中间位置，制作了方形的交叉连接电极，轻质连接块的的上下两侧固定并连接两片单驱动片，端侧连接独立驱动电极。本发明克服了传统IPMC片单一运动、输出力小等缺陷，提供了一种新型的线性运动形式的驱动器，增强了 IPMC的力输出值；为组合叠加的优异性能的驱动器提供了单元基础，具有重要的应用推广价值；工艺操作简单，能够方便的制备，可重复性高；不需要额外的设备与仪器投资，节约制造成本。
【附图说明】
[0011]图1是表层电极的分层结构示意图。
[0012]图2是本发明的双片离子聚合物金属复合材料线性驱动单元的结构示意图。
[0013]图3是独立驱动电极的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明的做更为详细的描述:
[0015]结合图1?3，本发明主要由单驱动片6、轻质连接块7及独立驱动电极8组成。单驱动片6的结构主要通过聚合物基膜4的上下电极I与5镀有薄银层构成了三明治的模型结构，在上下电极表面I与5上，分布开有相互之间呈十字形交叉的沟槽2，在交叉沟槽2的两侧分布有方形的交叉连接的连接电极3，组成单驱动片6，所述交叉连接是指上电极表面的“ + ”极连接下电极表面的“ + ”极；上电极表面的极连接下电极表面的极。两片单驱动片6的端侧分别连接有轻质连接块7，在由上表层电极I与5的内侧与外侧分别连接有独立驱动电极8的结构，最后，构成整个线性驱动单元的结构；在整体结构中，独立驱动电极8主要由两片导电胶片9两端连接导电丝10构成；交叉连接电极3可以使得上、下表层电极I与5的交叉对角方向施加相同类型的电压激励，而交叉沟槽2隔断相邻段电极间的电信号。
[0016]具体工作原理:
[0017]交流驱动电源通过独立驱动电极8将电信号传递给两个单驱动片6粘贴的上、下表层电极I与5，相邻段电信号被交叉沟槽2隔断，经由交叉连接电极3传递给交叉侧的上、下表层电极I与5，供给相邻段电信号，并经由下一交叉连接电极3传递给下下级的上、下表层电极I与5，使得线性驱动单元实现拱桥式运动，双片IPMC通过轻质连接块7的支撑，实现线性驱动单元的线性运动。
【主权项】
1.一种双片离子聚合物金属复合材料线性驱动单元，包括单驱动片、连接块、独立驱动电极；其特征是:所述单驱动片包括上表层电极、聚合物基膜和下表层电极，上下表层电极位于聚合物基膜的两侧，所述上下表层电极上开有将电极分割成交错分布的沟槽，上表层电极上的沟槽与下表层电极上的沟槽呈十字交叉，上表层电极与上表层电极的相同极通过连接电极连接；两个单驱动片的两端通过连接块连接，且在端部连接独立驱动电极。
2.根据权利要求1所述的双片离子聚合物金属复合材料线性驱动单元，其特征是:所述的独立驱动电极由两片导电胶片和连接于两片导电胶片之间的连接导电丝构成。
3.根据权利要求1或2所述的双片离子聚合物金属复合材料线性驱动单元，其特征是:沟槽与上下表层电极的边缘呈45°夹角。
【专利摘要】本发明提供的是一种双片离子聚合物金属复合材料线性驱动单元。包括单驱动片、连接块、独立驱动电极；所述单驱动片包括上表层电极、聚合物基膜和下表层电极，上下表层电极位于聚合物基膜的两侧，所述上下表层电极上开有将电极分割成“+”、“-”交错分布的沟槽，上表层电极上的沟槽与下表层电极上的沟槽呈十字交叉，上表层电极与上表层电极的相同极通过连接电极连接；两个单驱动片的两端通过连接块连接，且在端部连接独立驱动电极。本发明提供了一种新型的线性运动形式的驱动器，增强了IPMC的力输出值；为组合叠加的优异性能的驱动器提供了单元基础；工艺操作简单，能够方便的制备，可重复性高；不需要额外的设备与仪器投资，节约制造成本。
【IPC分类】F03G7-00
【公开号】CN104696174
【申请号】CN201510086646
【发明人】赵刚, 孙壮志, 王志杰, 汪川, 杨俊杰, 王禹健, 王好军
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年2月17日