一种基于微流道的柔性薄膜及其变刚度方法

本发明涉及智能材料与智能结构，具体涉及一种基于微流道的柔性薄膜及其变刚度方法。

背景技术：

1、柔性薄膜是一种能够适应复杂形状变化的新型材料。它由柔性基底材料和柔性功能材料构成，具有重量轻、柔软性强、透明等特点。柔性薄膜的应用领域非常广泛，尤其在电子、医疗、能源等领域有着广泛的应用。在电子领域，柔性薄膜可以制作柔性显示屏、触摸屏、柔性传感器等；在医疗领域，柔性薄膜可以制作生物芯片、药物输送系统等；在能源领域，柔性薄膜可以制作柔性太阳能电池、柔性电池等。

2、但是，现有技术中柔性薄膜材料过于柔软，经常导致其刚度差，抗挤压能力弱，造成部件损坏。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于微流道的柔性薄膜及其变刚度方法，解决柔性元件刚度差，抗挤压能力弱的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种基于微流道的柔性薄膜，包括：

4、第一气囊和沿所述第一气囊周向贴合设置的第二气囊，所述第一气囊和所述第二气囊均为波纹管状结构；

5、盖体，所述盖体包括位于所述第一气囊内的支撑柱以及设置在所述支撑柱两端的端盖，所述支撑柱的中心处具有中空腔体；所述第一气囊和所述第二气囊均与所述端盖连接；

6、所述第一气囊与所述支撑柱之间形成第一腔室，所述第二气囊内具有微流道；所述微流道上设置有开口，用于充入填充物；

7、气嘴，所述气嘴的一端与所述第一腔室连通，所述气嘴的另一端延伸至所述第二气囊外侧，用于向所述第一腔室内充入气体。

8、进一步地，所述微流道为螺旋形结构、管径拼接结构、局部网状结构或均布网状结构中的一种。

9、进一步地，所述微流道的内部填充气体、液体、低熔点合金、微细颗粒或记忆合金中的一种或几种。

10、进一步地，所述第二气囊外接有加热元件。

11、进一步地，所述第二气囊与骨架结构组合使用，以实现分层级变刚度的效果。

12、进一步地，根据所述第二气囊上需要进行变刚度的方向和位置对所述微流道的管径和排布方式进行设置。

13、一种如上所述的一种基于微流道的柔性薄膜的变刚度方法，具体步骤如下：

14、s1，向第一腔室内充入气体，使第一气囊内压力达到材料本身所承受的压力极限；

15、s2，向微流道内充入填充物，以提升第一气囊的气压承载能力。

16、进一步地，步骤s2结束后，通过如下步骤改变柔性元件的刚度：

17、s1，开启加热元件，使微流道内的固态填充物转变为液态；

18、s2，向第一腔室内充气，使其为低压或常压。

19、本发明具有如下有益效果：

20、本发明通过在第一腔室内充入气体，在微流道内充入填充物，解决了柔性元件刚度差，抗挤压能力弱的问题，可实现一定厚度下柔性薄膜整体或局部区域弹性性能的主动可控，以满足对柔性薄膜进行变刚度的工况。

技术特征：

1.一种基于微流道的柔性薄膜，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于微流道的柔性薄膜，其特征在于，所述微流道为螺旋形结构、管径拼接结构、局部网状结构或均布网状结构中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种基于微流道的柔性薄膜，其特征在于，所述微流道的内部填充气体、液体、低熔点合金、微细颗粒或记忆合金中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种基于微流道的柔性薄膜，其特征在于，所述第二气囊外接有加热元件。

5.根据权利要求1所述的一种基于微流道的柔性薄膜，其特征在于，所述第二气囊与骨架结构组合使用，以实现分层级变刚度的效果。

6.根据权利要求1所述的一种基于微流道的柔性薄膜，其特征在于，根据所述第二气囊上需要进行变刚度的方向和位置对所述微流道的管径和排布方式进行设置。

7.一种如权利要求1至6任一项所述的一种基于微流道的柔性薄膜的变刚度方法，其特征在于，具体步骤如下：

8.根据权利要求7所述的一种基于微流道的柔性薄膜的变刚度方法，其特征在于，步骤s2结束后，通过如下步骤改变柔性元件的刚度：

技术总结
本发明公开了一种基于微流道的柔性薄膜及其变刚度方法，属于智能材料与智能结构技术领域；其包括：第一气囊和沿第一气囊周向贴合设置的第二气囊，第一气囊和第二气囊均为波纹管状结构；盖体包括位于第一气囊内的支撑柱以及设置在支撑柱两端的端盖，支撑柱的中心处具有中空腔体；第一气囊与支撑柱之间形成第一腔室，第二气囊内具有微流道；气嘴的一端与第一腔室连通，气嘴的另一端延伸至第二气囊外侧。本发明通过在第一腔室内充入气体，在微流道内充入填充物，解决了柔性元件刚度差，抗挤压能力弱的问题，可实现一定厚度下柔性薄膜整体或局部区域弹性性能的主动可控，以满足对柔性薄膜进行变刚度的工况。

技术研发人员：王周义,姚俊升,翁志远,袁清松,段云龙,张沛清,张朝福
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15