CN109980080A - 一种堆栈式介电弹性体作动器制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种堆栈式介电弹性体作动器制作方法，包括以下步骤：首先，利用流延制膜机将配好的液态硅橡胶溶液均匀地涂覆在PET薄膜上，形成膜；切割出多个作动器电极的形状，作为制作电极层时的掩膜版；将掩膜版紧密贴合在硅橡胶表面，然后将液态导电材料均匀地涂覆在掩膜板和硅橡胶膜的表面形成厚度确定的电极层；电极层制作好后将掩膜板揭下，并加热使其固化；然后再在电极层上面流延一层硅橡胶薄膜，重复上述步骤，得到一块包含多个堆栈式作动器的硅橡胶；用切刀切割得到多个堆栈式作动器完成堆栈式介电弹性体作动器的制作。本发明操作简单、可复现，电极层与作动层之间贴合性好，作动器工作性能稳定，应用前景广阔。

Description

一种堆栈式介电弹性体作动器制作方法
技术领域
本发明属于智能材料与智能结构领域，特别涉及一种堆栈式介电弹性体作动器制作方法。
背景技术
目前制作多层功能弹性体的主流方法是先用浇铸成型法得到一定厚度的膜，再将膜裁剪成多个单元，最后对这些单元进行堆叠形成多层结构，或者用匀胶机制得介电弹性体薄膜后用喷枪在其上喷涂导电颗粒，随后继续在其上制介电弹性体薄膜。这些方法可以制得堆栈式作动器，但存在诸多问题，比如，已经固化完成的膜之间没有粘接力，堆叠后仍会有空气进入，在给作动器施加电压时，容易发生电击穿现象；堆叠时相邻两层之间难以完全重叠，最终那个造成作动器一致性较差；在匀胶机旋转制膜时，存在中间厚边缘薄的情况；导电颗粒可能在制膜时被液态硅橡胶“冲走”，导致作动器最终一致性较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种堆栈式介电弹性体作动器制作方法，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种堆栈式介电弹性体作动器制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，利用流延制膜机将液态硅橡胶溶液均匀地涂覆在PET薄膜上，形成一层硅橡胶膜，并加热使其固化；
步骤2，用激光切割机在PET薄膜或者离型纸上切割出多个作动器电极的形状，以此作为制作电极层时的掩膜版；
步骤3，将掩膜版紧密贴合在硅橡胶膜表面，然后利用流延制膜机将配置好的液态导电材料均匀地涂覆在掩膜板和硅橡胶膜的表面形成电极层，或者利用喷笔将液态导电材料均匀地喷涂在掩膜板和硅橡胶膜表面形成电极层；电极层制作好后将掩膜板揭下，并加热使电极层固化；
步骤4，然后再在电极层上面流延一层硅橡胶薄膜，以此形式重复叠加，得到一块包含多个堆栈式作动器的硅橡胶；
步骤5，用切刀沿电极边缘切割得到多个作动器；给正负极引电极导线并用导电胶水粘牢，完成堆栈式介电弹性体作动器的制作。
进一步的，步骤1中硅橡胶膜的厚度通过流延制膜机的刮刀高度调整。
进一步的，步骤3中，通过流延涂覆方法得到的电极层，其材料由导电颗粒与硅橡胶以1:4的质量比进行混合后得到。
进一步的，步骤3中，通过喷笔喷涂方法得到的电极层，其材料由导电颗粒与异丙醇以1:54的质量比进行混合后得到。
进一步的，步骤4中，所有的电极层正负极交替排列，且同极性的引出端排布在作动器的同侧，并用导电银胶并联连通。
进一步的，步骤5中，堆栈式介电弹性体作动器的上下表面均带有绝缘封装层。
与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
本发明的每层弹性体薄膜均采用流延成膜制备，待薄膜固化，然后在其上面流延新一层薄膜，电极层与作动层之间贴合性好，作动器工作性能稳定，制作的弹性体及其弹性电极质地均匀，模量较小，在一定限度内，可以承受拉伸、压缩、弯曲、扭转等变形。
本发明通过流延制膜机的刮刀调整硅橡胶膜的厚度，避免出现制膜时存在中间厚边缘薄的情况。
本发明的上下表面带有绝缘封装层，可以直接与各种材料进行连接而无需做绝缘处理。
附图说明
图1为堆栈式介电弹性体作动器制作工艺流程示意图，其电极层采用流延涂覆法制备。
图2为堆栈式介电弹性体作动器制作工艺流程示意图，其电极层采用气压喷涂法制备。
图3a和图3b为堆栈式介电弹性体作动器电极引出工艺示意图。
其中：1、衬底；2、流延涂覆机刮刀；3、液态硅橡胶；4、掩膜板；5、电极材料；6、喷枪；7、刀片；8、导电银胶；9、铜导线。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步说明：
请参阅图1至图3，一种堆栈式介电弹性体作动器制作方法，包括以下步骤：
步骤1，利用流延制膜机将配好的液态硅橡胶溶液均匀地涂覆在PET薄膜上，形成一层硅橡胶膜，并加热使其固化；
步骤2，用激光切割机在PET薄膜或者离型纸上切割出多个作动器电极的形状，以此作为制作电极层时的掩膜版；
步骤3，将掩膜版紧密贴合在硅橡胶膜表面，然后利用流延制膜机将配置好的液态导电材料均匀地涂覆在掩膜板和硅橡胶膜的表面形成电极层，或者利用喷笔将液态导电材料均匀地喷涂在掩膜板和硅橡胶膜表面形成电极层；电极层制作好后将掩膜板揭下，并加热使其固化；
步骤4，然后再在电极层上面流延一层硅橡胶薄膜，以此形式重复叠加，得到一块包含多个堆栈式作动器的硅橡胶；
步骤5，用切刀沿电极边缘切割得到多个作动器；给正负极引电极导线并用导电胶水粘牢，完成堆栈式介电弹性体作动器的制作。
步骤1中硅橡胶膜的厚度通过流延制膜机的刮刀高度调整。
步骤3中，通过流延涂覆方法得到的电极层，其材料由导电颗粒与硅橡胶以1:4的质量比进行混合后得到。
步骤3中，通过喷笔喷涂方法得到的电极层，其材料由导电颗粒与异丙醇以1:54的质量比进行混合后得到。
步骤4中，所有的电极层正负极交替排列，且同极性的引出端排布在作动器的同侧，并用导电银胶并联连通。
步骤5中，堆栈式介电弹性体作动器的上下表面均带有绝缘封装层。
实施例1：
如图1所示，裁剪一张尺寸合适的PET薄膜作为衬底1。
将液态的硅橡胶3倾倒在衬底1上后，调整流延涂覆机刮刀2距离衬底的高度，并使刮刀沿某一方向移动将硅橡胶材料刮涂成一层厚度一致的薄膜膜坯，该层为作动器底层的绝缘封装层。
如图1(c)所示将膜坯水平放置等待其固化。
将PET薄膜或者离型纸放置在激光切割机的操作台上，对激光切割机输入画好的电极形状，调好切割速度和切割功率等参数，启动切割机，进行切割，得到掩膜板4，并将其平铺在硅橡胶膜表面。
如图1(e)所示将电极材料5倾倒在铺有掩膜板的硅橡胶上，调整流延涂覆机刮刀距离衬底的高度，然后使刮刀沿某一方向移动将电极材料刮涂成一层厚度一致的薄膜膜坯，并立即揭下掩膜板，得到如图1(f)的多个电极层膜坯。
如图2所示，也可采用气压喷涂法将电极材料用喷枪6喷涂在铺放完掩膜板后的硅橡胶膜上。
如图1所示，在电极层上继续流延涂覆硅橡胶材料作为堆栈式介电弹性体作动器的作动层材料。
如图1所示，循环进行图1中的(c)、(d)、(e)、(f)、(g)步骤，直到层数达到使用需求。
如图1(h)所示，在最顶层流延一层硅橡胶层作为顶层的绝缘封装层。
如图1(i)所示，用刀片进行裁切，得到多个堆栈式介电弹性体作动器。
如图3(a)所示，用刀片7对每一块堆栈式介电弹性体作动器的两端进行裁切，露出电极层的侧面。
如图3(b)所示，在两侧的电极处分别涂抹导电银胶8，并将铜导线9一并粘在两侧。

Claims (6)

1.一种堆栈式介电弹性体作动器制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，利用流延制膜机将液态硅橡胶溶液均匀地涂覆在PET薄膜上，形成一层硅橡胶膜，并加热使其固化，这一层材料为作动器的底层绝缘封装层；
步骤2，用激光切割机在PET薄膜或者离型纸上切割出多个作动器电极的形状，以此作为制作电极层时的掩膜版；
步骤3，将掩膜版紧密贴合在硅橡胶膜表面，然后利用流延制膜机将配置好的液态导电材料均匀地涂覆在掩膜板和硅橡胶膜的表面形成电极层，或者利用喷笔将液态导电材料均匀地喷涂在掩膜板和硅橡胶膜表面形成电极层；电极层制作好后将掩膜板揭下，并加热使揭下掩膜板后的部分固化；
步骤4，然后再在电极层上面流延一层硅橡胶薄膜，以此形式重复叠加，得到一块包含多个堆栈式作动器的硅橡胶，最后流延的一层硅橡胶薄膜为作动器顶层绝缘封装层；
步骤5，用切刀沿电极边缘切割得到多个作动器；给正负极引电极导线并用导电胶水粘牢，完成堆栈式介电弹性体作动器的制作。
2.根据权利要求1所述的一种堆栈式介电弹性体作动器制作方法，其特征在于，步骤1中硅橡胶膜的厚度通过流延制膜机的刮刀高度调整。
3.根据权利要求1所述的一种堆栈式介电弹性体作动器制作方法，其特征在于，步骤3中，通过流延涂覆方法得到的电极层，其材料由导电颗粒与硅橡胶以1:4的质量比进行混合后得到。
4.根据权利要求1所述的一种堆栈式介电弹性体作动器制作方法，其特征在于，步骤3中，通过喷笔喷涂方法得到的电极层，其材料由导电颗粒与异丙醇以1:54的质量比进行混合后得到。
5.根据权利要求1所述的一种堆栈式介电弹性体作动器制作方法，其特征在于，步骤4中，所有的电极层正负极交替排列，且同极性的引出端排布在作动器的同侧，并用导电银胶并联连通。
6.根据权利要求1所述的一种堆栈式介电弹性体作动器制作方法，其特征在于，步骤5中，堆栈式介电弹性体作动器的上下表面均带有绝缘封装层。
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