[發明專利]一種PVC-gel網狀電致驅動器的制備方法

有效

• 申請號: 201810790694.1
• 申請日: 2018-07-18
• 公開（公告）號: CN109177146B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 陳花玲;羅斌;徐雪杰;朱子才
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B29C64/106
• 分類號: B29C64/106;B29C64/314;B29C64/386;B29C64/321;B29C64/379;B33Y30/00;B33Y40/00;B33Y40/20;B33Y50/00;B33Y70/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張弘

本發明公開了一種電活性聚合物(PVC凝膠材料)的3D直寫打印工藝，以聚氯乙烯、己二酸丁二酯、四氫呋喃為原料，通過3D直寫裝置打印工藝制備出不同結構的PVC凝膠材料。工藝流程分為3個部分：(1)配置打印墨水，滿足一定的粘度和剪切變稀性質，符合直寫打印需求。(2)調節打印工藝參數，如擠出流量、掃描速度、噴頭高度、加熱溫度、層厚等，控制單點成線與線拼成面精度，實現形狀可控。(3)材料表面電極制造及后處理。本發明能夠實現PVC?gel材料與結構的快速制造，可用于柔性器械、軟體機器人等領域。

技術領域

本發明涉及一種電活性聚合物(PVC凝膠材料)的3D直寫打印工藝，特別涉及一種PVC-gel網狀電致驅動器的制備方法。

背景技術

PVC凝膠(poly vinylchloride-ge1，簡稱PVC)是一種電活性聚合物具有高應變(13％以上)，響應速度快，工作頻帶寬，質量輕，工作電壓介于IPMC 和DE之間，驅動性能高，可以實現彎曲與上下振動兩種驅動形式等優點，逐步被研究者所重視，并進行了初步應用(Park.W.H.Development of a flexible and bendable vibrotactile actuator basedon wave-shaped poly(vinyl chloride)/acetyl tributyl citrate gels for wearableelectronic devices.[J]Smart materials and structure,2016,25:115020.)。日本信州大學Hashimoto采用 PVC-gel用于制造可變剛度的運動輔助設備，提出了在軟體機器人中應用的想法(Li.Y,Hashimoto.M.Design and prototyping of a novel lightweightwalking assist wear using PVC gel soft actuators.[J].Sensors and Actuators A:Physical， 2016,239:26-44).采用單根PVC-gel條狀驅動器進行編織成網絡，可以實現大幅度伸縮變形，采用多層疊加的制造方式，制備出了PVC驅動器輸出力可達幾十N(Furuse.A,Hashimoto.M.Development of novel textile and yarn actuators usingplasticized PVC gel.[C]Proc.of SPIE,2017,10163,1016327)。韓國技術教育大學Kim將PVC-gel用于變焦透鏡的制造(KIM.S.Y.Focus-tunable double convex lens based onnon-ionic electroactive gel.[J]optical express.17(25):20133-20144)。從目前的文獻來看，現有的鑄膜或者疊層制備PVC驅動器的工藝只能制備相對簡單的結構，難以推廣其應用。

發明內容

針對上述技術問題，本發明的目的是將3D打印技術與PVC-gel結合起來，解決PVC-gel快速成型與制造復雜結構的難題，提供了一種PVC-gel網狀電致驅動器的制備方法，可以適用于PVC-gel不同結構的與器件的制造。

為達到以上目的，本發明是采取如下技術方案予以實現的：

一種PVC-gel網狀電致驅動器的制備方法，包括以下步驟：

1)打印墨水的配置：先將聚氯乙烯、己二酸丁二酯混合，然后溶于四氫呋喃，磁力攪拌混合均勻，直至聚氯乙烯在混合溶液中均勻分散成乳狀溶液；

2)打印工藝參數的配置：

①將打印墨水裝入打印中，調節墨水的擠出流量與打印掃描速度匹配，然后調節噴頭與成型艙/板的位置，設置成型艙/板的溫度后，運行預設聚氯乙烯結構轉化成的G代碼，進行單點成線工藝實驗；

②確定單點成線工藝參數后，以某一種單點成線絲徑為參照，設置掃描間距，進行線拼成面實驗；