[发明专利]一种电极可编辑的多层介电弹性体驱动器及其制作方法

说明书

本发明提供了一种电极可编辑的多层介电弹性体驱动器及其制作方法，能够制造出变形曲率可调的驱动器，电极编辑后可实现通电后面外变形高斯曲率可变，驱动器不容易出现放电现象，使用寿命长。本发明的多层介电弹性体驱动器制作方法，将单壁碳纳米管作为柔性电极，无需预拉伸，可编辑电极形状，可复现，操作简单，堆叠稳定性和贴合性好，制作成本低。本发明的介电弹性体驱动器多层之间贴合性好，驱动电压低，驱动力大。此外通过电极编辑可以控制在驱动器内部的空间电场，进而制造出变形曲率可调的驱动器。

技术领域

本发明涉及软体机器人软作动技术领域，具体涉及一种电极可编辑的多层介电弹性体驱动器及其制作方法。

背景技术

介电弹性体属于一种电致驱动的变形材料，又称人工肌肉。在介电弹性体表面覆盖柔性电极层，在外加电场激励下，介电弹性体可以发生变形，并且介电弹性体具有功率密度大、电致伸缩变形量大、能量转换效率高等优点，在航空航天、机器人、医疗等领域有广泛的应用前景。目前使用的介电弹性体变形材料聚二甲基硅氧烷PDMS使用时需要预拉伸以及固定框架，会导致其不易携带且形状定型后不可编辑修改。同时一般介电弹性体的电极厚度会影响薄膜之间的贴合，使得堆叠错层介电弹性体驱动器在工作时容易出现放电或击穿现象，导致驱动器失效，降低了多层介电弹性体驱动器的使用寿命。此外，一般多层介电弹性体驱动器电极形状为全覆盖，介电弹性体变形形状是不可变的，因而无法实现面外变形以及改变驱动器变形时表面高斯曲率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电极可编辑的多层介电弹性体驱动器及其制作方法，能够制造出变形曲率可调的驱动器，可编辑电极，操作简单，堆叠稳定性和贴合性好，制作成本低，电极编辑后可实现通电后面外变形高斯曲率可变，驱动器不容易出现放电现象，使用寿命长。

为实现上述目的，本发明的一种电极可编辑的多层介电弹性体驱动器制作方法，包括如下步骤：

步骤1，设定多层介电弹性体驱动器的电极层数；

设计电极形状，按照设计形状切割PET薄片，获得后续转印电极所需的掩模；

步骤2，以硅片为基底，在其表面上喷涂粘合剂，并使用旋涂机在表面旋涂一层PDMS薄膜；

步骤3，加热使PDMS固化，得到电极层；将电极层转印到覆盖PET掩模的PDMS膜表面，得到编辑后的电极；

步骤4，在步骤3得到的电极上层继续旋涂PDMS，然后返回执行步骤3，直至得到设定层数的多层介电弹性体驱动器；

步骤5，在N-甲基吡咯烷酮中浸泡去除硅片和所述驱动器之间的粘合剂，而后利用切刀整形，用C-PDMS包裹住电极部分并静置固化，导出电极，完成多层介电弹性体驱动器的制作。

其中，所述步骤2中，使用通过超声波震荡得到碳纳米管溶液，而后使用PTFE过滤膜过滤得到单壁碳纳米管电极层。

其中，所述步骤3中，通过对不同层电极的形状编辑，改变每层介电弹性体薄膜上下对应的电极面积，其中从下到上为半径依次递减的圆形电极。

其中，所述步骤5中，使用质量比为1：12的碳粉和PDMS配置成的导电橡胶C-PDMS。

其中，所述步骤1中，采用激光切割机按照设计形状切割PET薄片。

其中，所述步骤5中，用C-PDMS包裹住电极部分并静置固化12h。

本发明还提供了一种电极可编辑的多层介电弹性体驱动器，多层介电弹性体驱动器为5层，上下两层为封装层，驱动器内电极为四层，其形状为圆形，且电极半径随堆叠层数逐层递减。

有益效果：

本发明的多层介电弹性体驱动器制作方法，将单壁碳纳米管作为柔性电极，无需预拉伸，可编辑电极形状，可复现，操作简单，堆叠稳定性和贴合性好，制作成本低。