[發(fā)明專利]基于離子聚合物金屬復(fù)合物的有限轉(zhuǎn)角裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310156552.7
• 申請日: 2013-04-28
• 公開（公告）號: CN103219915A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙揚(yáng);徐兵;孫道恒;何廣奇;邱小椿;莊明鳳;王偉;黃偉偉
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號: H02N2/00
• 分類號: H02N2/00
• 代理公司: 廈門南強(qiáng)之路專利事務(wù)所(普通合伙) 35200
• 代理人: 劉勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)角裝置，尤其是涉及一種基于離子聚合物金屬復(fù)合物的有限轉(zhuǎn)角裝置。

背景技術(shù)

離子聚合物金屬復(fù)合物是一種離子型的電致動聚合物，由于離子聚合物金屬復(fù)合物材料具有質(zhì)量輕、質(zhì)地柔軟、有彈性、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，而且在低電壓激勵下可產(chǎn)生較大變形以及較好的生物兼容性，因此近幾年成為了研究熱點(diǎn)。

在外加電場的作用下，離子聚合物金屬復(fù)合物材料內(nèi)部的離子會帶動水分子發(fā)生遷移而導(dǎo)致沿厚度方向形成壓力差產(chǎn)生變形。目前關(guān)于離子聚合物金屬復(fù)合物的研究主要集中在改善離子聚合物金屬復(fù)合物的性能，以及對其的控制方面，而對其應(yīng)用的研究卻很少。從目前已發(fā)表的文獻(xiàn)來看，其應(yīng)用研究主要集中在驅(qū)動器方面，而將離子聚合物金屬復(fù)合物作為驅(qū)動器用于有限轉(zhuǎn)角裝置的研究更少。傳統(tǒng)的有限轉(zhuǎn)角的裝置大多是利用電磁驅(qū)動，存在整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大而且有明顯噪音等缺點(diǎn)。

公開號為CN102748441A的中國專利提供一種在絲杠上作直線運(yùn)動的絲母帶動連桿實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動構(gòu)件的有限轉(zhuǎn)角運(yùn)動，但存在結(jié)構(gòu)質(zhì)量重，機(jī)構(gòu)之間運(yùn)動的傳遞使得能量的利用效率降低。

公開號為CN101345459A的中國專利申請?zhí)峁┮环N新型有限轉(zhuǎn)角電動機(jī)，采用無刷電磁結(jié)構(gòu)，體積小，質(zhì)量輕，但材料的要求較高而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供結(jié)構(gòu)簡單、能量利用效率高、噪聲小、空間利用率高的一種基于離子聚合物金屬復(fù)合物的有限轉(zhuǎn)角裝置。

本發(fā)明設(shè)有電源控制器、驅(qū)動器、電極、限位件、轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)軸支撐體；

電源控制器通過導(dǎo)線與電極連接，電極固于轉(zhuǎn)軸支撐體上，驅(qū)動器與電極連接，限位件下端與驅(qū)動器間隙配合，限位件上端與轉(zhuǎn)軸連接，轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)軸支撐體轉(zhuǎn)動配合；所述驅(qū)動器為離子聚合物金屬復(fù)合物驅(qū)動器。

所述驅(qū)動器可為長方形、半圓形或三角形片狀驅(qū)動器，由離子聚合物金屬復(fù)合物的膜層組合構(gòu)成。

所述電極可為銅電極。

所述限位件可為L字形桿、圓弧形桿等不同形狀的限位件，限位件設(shè)有限位槽，所述驅(qū)動器一端位于該限位槽中。

所述轉(zhuǎn)軸支撐體可為絕緣材料的圓管狀或其他幾何狀的轉(zhuǎn)軸支撐體，內(nèi)設(shè)軸承，所述轉(zhuǎn)軸通過軸承與轉(zhuǎn)軸支撐體轉(zhuǎn)動配合。

所述驅(qū)動器、電極和限位件共同構(gòu)成驅(qū)動裝置，驅(qū)動裝置的數(shù)量最好設(shè)2～4組，以所述轉(zhuǎn)軸為基準(zhǔn)，各組驅(qū)動裝置對稱設(shè)置。

所述離子聚合物金屬復(fù)合物是由離子交換樹脂（有全氟磺酸基的離子交換膜以及全氟羧基的離子交換膜等）與貴金屬（如鉑、銀等）電極組成的復(fù)合材料，可以通過化學(xué)鍍的方法獲得。下面給出離子聚合物金屬復(fù)合物的制備方法：

1）Nafion離子交換膜的預(yù)處理：

裁剪50mm×10mm左右的Nafion膜片，用細(xì)砂紙（1500#）在其表面均勻打磨。打磨完成放入去離子水中超聲清洗0.5h，然后將膜放入0.5mol/L的稀硫酸中80°煮1h，取出膜，用去離子水反復(fù)清洗，并在去離子水中加熱煮沸30min，取出膜，放入雙氧水（15%）中加熱煮沸30min，再用去離子水清洗，加熱煮沸30min，以使膜充分溶脹，清洗預(yù)處理完畢。

2）離子交換過程：

配置好含Pt濃度為2mg/ml的鉑氨復(fù)合物([Pt(NH₃)₄]Cl₂)，Pt的含量根據(jù)所鍍Nafion膜的面積計(jì)算，一般每1cm²面積Nafion膜上至少有3mg的Pt。對于面積為10cm²的Nafion膜，至少需要15ml的2mg/ml的鉑氨復(fù)合物([Pt(NH₃)₄]Cl₂)水溶液。在浸泡的過程中，向溶液中添加1/3ml氨水溶液(5%NH₃·H₂O)來中和，在室溫，密閉的條件下將膜浸泡于混合溶液中3h以上（通常放整晚）。（保證膜上3mg/cm²的Pt，1cm²對應(yīng)1/30ml的氨水）

3）一次金屬還原過程：