本发明涉及柔性电子、智能材料与软体机器人，具体而言，涉及一种具有二维形貌可编程能力的柔性电热驱动器及其制备方法。
背景技术：
1、柔性驱动器是连接电信号与物理形变的关键执行部件，在仿生机器人、可穿戴设备、自适应光学等领域具有广阔前景。电热驱动机制因其驱动力大、控制简单而备受关注。
2、然而，现有柔性电热驱动器普遍存在以下技术瓶颈：1) 驱动电压高（常需6v以上），不利于便携式低功耗应用且存在安全隐患；2) 热响应速度慢，整体变形时间常超过40秒，难以满足快速响应需求；3) 变形模式单一且不可编程，大多仅能实现简单的一维整体弯曲，无法满足对复杂、局部化形貌动态调控的需求，例如仿生抓取、表面纹理动态变化或天线反射面重构等应用场景。
3、因此，研发一种兼具低驱动电压、快速响应、大变形幅度以及二维形貌可编程能力的柔性电热驱动器，是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可编程柔性热响应驱动器及其制备方法，以解决现有技术中驱动电压高、响应慢、形貌不可编程的问题。
2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、第一方面，本发明提供一种可编程柔性热响应驱动器，包括层叠设置的：
4、柔性基底，其具有第一热膨胀系数；
5、变形约束层，其具有小于所述第一热膨胀系数的第二热膨胀系数，并与所述柔性基底结合；
6、以及电热驱动层，其与所述变形约束层和/或所述柔性基底结合，能够通过焦耳热效应产生热能。
7、优选地，所述电热驱动层包括多个相互绝缘的独立加热单元，所述多个独立加热单元构成阵列或特定图案，每个所述独立加热单元设有独立的电极。
8、优选地，所述变形约束层设置于所述柔性基底和所述电热驱动层之间。
9、优选地，所述电热驱动层设置于所述柔性基底和所述变形约束层之间。
10、优选地，所述柔性基底的相对两面均设有所述变形约束层和所述电热驱动层，形成对称结构。
11、优选地，所述柔性基底由聚二甲基硅氧烷制成，厚度为0.1毫米至1毫米。
12、优选地，所述变形约束层由聚酰亚胺薄膜制成，厚度为25微米至125微米。
13、优选地，所述电热驱动层为导电银浆图案。
14、第二方面，本发明提供了一种制备如上任一项所述的可编程柔性热响应驱动器的方法，包括制备层叠结构的步骤，所述层叠结构包括柔性基底、变形约束层和电热驱动层；
15、其中，形成所述层叠结构包括以下方式之一：
16、方式a：先在所述柔性基底上形成所述电热驱动层，再将所述变形约束层覆盖于所述电热驱动层之上；或
17、方式b：先在所述柔性基底上贴合所述变形约束层，再在所述变形约束层上形成所述电热驱动层。
18、第二方面，本发明提供一种制备如上多项所述的可编程柔性热响应驱动器的方法，包括以下步骤：
19、s1: 制备柔性基底：将pdms预聚物成型为薄膜并进行初步固化，形成具有粘性表面的柔性基底；
20、s2: 贴合变形约束层：提供聚酰亚胺薄膜作为变形约束层，将其贴附于所述柔性基底的粘性表面；
21、s3: 形成电热驱动层：在所述变形约束层表面印刷导电银浆图案，然后进行加热固化，形成包含多个独立加热单元的电热驱动层；
22、s4: 引出电极：使用导电浆料或各向异性导电胶，将导线连接至每个所述独立加热单元的电极焊盘。
23、本发明的有益效果包括：
24、低电压驱动与快速响应：采用高电阻率的导电银浆图案作为电热驱动层，在低至3-5v的直流电压下即可通过焦耳热效应快速产生足够热量。同时，三层复合结构设计实现了高效的热传导路径和低热容，使得驱动器的加热与冷却周期大幅缩短，整体响应时间可降低至15秒以内。
25、大变形角度：利用柔性基底（高膨胀系数，如pdms）与变形约束层（低膨胀系数，如聚酰亚胺）之间巨大的热膨胀系数差异，在微小温升下即可产生显著的内部应力，驱动结构产生大角度的弯曲形变（单侧驱动弯曲角度可达180°以上）。
26、核心创新：二维形貌可编程能力：
27、空间可编程：通过将电热驱动层图案化为多个独立可控的加热单元阵列，允许对驱动器表面进行分区、选择性的加热。通过编程控制不同单元的通断、电压大小或占空比，可在驱动器表面生成非均匀、可控的温度场，进而诱导出局部凸起、凹陷、扭曲或复杂波形等二维曲面形貌。
28、结构可编程：通过改变三层结构的层叠顺序（如驱动层在中间或约束层在中间），可以调节热流路径和热应力分布，获得不同的基础形变模式与灵敏度，为定制化设计提供了灵活性。
29、双面可编程：通过构建对称的双面驱动结构，并独立控制两侧的加热单元，能够实现更复杂的形貌组合，如双侧交替驱动产生波动、双侧差异驱动产生鞍形或球形双曲率曲面，极大地扩展了形貌调控的自由度。
30、制备工艺简单可靠：所述制备方法基于成熟的柔性电子制造工艺（如旋涂、丝网印刷），材料成本低，步骤简洁，与规模化生产兼容性好，有利于产品的实际应用与推广。
1.一种可编程柔性热响应驱动器，其特征在于，包括层叠设置的：
2.如权利要求1所述的可编程柔性热响应驱动器，其特征在于，所述电热驱动层包括多个相互绝缘的独立加热单元，所述多个独立加热单元构成阵列或特定图案，每个所述独立加热单元设有独立的电极。
3.如权利要求1或2所述的可编程柔性热响应驱动器，其特征在于，所述变形约束层设置于所述柔性基底和所述电热驱动层之间。
4.如权利要求1或2所述的可编程柔性热响应驱动器，其特征在于，所述电热驱动层设置于所述柔性基底和所述变形约束层之间。
5.如权利要求1或2所述的可编程柔性热响应驱动器，其特征在于，所述柔性基底的相对两面均设有所述变形约束层和所述电热驱动层，形成对称结构。
6.如权利要求1所述的可编程柔性热响应驱动器，其特征在于，所述柔性基底由聚二甲基硅氧烷制成，厚度为0.1毫米至1毫米。
7.如权利要求1所述的可编程柔性热响应驱动器，其特征在于，所述变形约束层由聚酰亚胺薄膜制成，厚度为25微米至125微米。
8.如权利要求1所述的可编程柔性热响应驱动器，其特征在于，所述电热驱动层为导电银浆图案。
9.一种制备如权利要求1-8任一项所述的可编程柔性热响应驱动器的方法，其特征在于，包括制备层叠结构的步骤，所述层叠结构包括柔性基底、变形约束层和电热驱动层；
10.一种制备如权利要求1-3、5-8任一项所述的可编程柔性热响应驱动器的方法，其特征在于，包括以下步骤：