[發明專利]一種磁場驅動雙穩態結構及其制作方法

有效

• 申請號: 202010250564.6
• 申請日: 2020-04-01
• 公開（公告）號: CN111416546B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 張征;周一松;孫敏;李毅;柴灝;李吉泉;吳化平;彭翔
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H02N2/00
• 分類號: H02N2/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明公開了一種磁場驅動雙穩態結構及其制作方法，一種磁場驅動雙穩態結構，包括雙穩態層合板、用于驅動雙穩態層合板變形的磁敏變形驅動器，所述磁敏變形驅動器固定在雙穩態層合板表面。本發明采用提供一種磁場驅動雙穩態結構及其制作方法，響應速度快、結構簡單、控制簡單便于操作，且制作簡單。

技術領域

本發明涉及智能可變形結構以及復合材料技術領域，尤其是涉及一種磁場驅動雙穩態結構及其制作方法。

背景技術

復合材料雙穩態是指具有兩個變形能力，且在變形后無需持續的能量輸入即可保持穩定狀態的結構。正是因為這種特性，使其在可變形機翼、展開結構、可展開太陽能板等領域具有巨大的應用潛力。隨著航空、航天工業的發展，對可變形結構的變形能力提出了更高的要求。雙穩態結構的智能驅動方式目前主要使用形狀記憶合金、壓電材料等。但由于現有驅動方式的響應速度較慢且對其本身剛度、曲率會有一定的影響，因此有必要提出一種新的驅動的智能驅動方法。

例如，在中國專利文獻上公開的“可重構的雙穩態裝置”，其公告號CN103035427B，包括側向地設置在一個或多個安裝部件之間并且連接到一個或多個安裝部件的彈性可變形的板，所述一個或多個安裝部件直接或間接地連接到所述板的相對端，所述板保持在沿著所述相對端之間延伸的至少一個向量的壓縮力之下，該壓縮力使板變形為兩個穩定的變形位置中的一個，該發明就是采用形狀記憶合金使雙穩態結構變形，具有響應速度慢、且對本身剛度、曲率有一定的影響等缺點。

發明內容

本發明是為了克服現有驅動方式的響應速度較慢且對其本身剛度、曲率會有一定的影響的問題，提供一種磁場驅動雙穩態結構及其制作方法，響應速度快、結構簡單、控制簡單便于操作，且制作簡單。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種磁場驅動雙穩態結構，包括雙穩態層合板、用于驅動雙穩態層合板變形的磁敏變形驅動器，所述磁敏變形驅動器固定在雙穩態層合板表面，所述雙穩態層合板包括雙層設置的鋪層材料，所述鋪層材料正交鋪設。

在本技術方案中，磁敏變形驅動器固定在雙穩態層合板外即可，結構簡單，雙穩態層合板具有雙穩態特性，即其具有多種穩定形態，且不需要外力維持形態，磁敏變形驅動器為雙穩態層合板變形態提供驅動力，只需要外加磁場就可以使磁敏變形驅動器向一側彎曲，磁敏變形驅動器彎曲產生的彎矩驅動雙穩態層合板從一個穩態向第二穩態轉變，控制簡單，便于操作；且磁敏變形驅動器具有較好的驅動響應能力，驅動速度快，鋪層材料正交鋪設有利于在加熱固化后產生殘余應力，使得到的雙穩態層合板具有兩種穩態。

作為優選，所述雙穩態層合板與所述磁敏變形驅動器粘接。

磁敏變形驅動器在不同雙穩態層合板上的粘接位置不同，粘接的方式使雙穩態層合板與磁敏變形驅動器之間的連接方便。

作為優選，所述磁敏變形驅動器設置為磁流變彈性體驅動器，所述磁流變彈性體驅動器包括柔性基體、用于在外加磁場作用下驅動柔性基體彎曲變形的磁性顆粒。

磁流變彈性體驅動器有較好的驅動響應能力，驅動速度快，可實現非接觸式驅動，在外加磁場作用下，磁性顆粒運動，從而柔性基體彎曲，因此通過控制外界磁場即可控制磁敏變形驅動器對雙穩態層合板的驅動力，使驅動力易于調控。

作為優選，所述磁性顆粒在柔性基體內鏈狀分布。

當磁性顆粒鏈狀分布時，在外加磁場的作用下，磁性顆粒發生運動，從而帶動柔性基體彎曲，而根據外加磁場的不同，磁性顆粒受到的力也不同，因此通過控制外界磁場即可控制柔性基體變形程度。

作為優選，所述鋪層材料設置為T700碳纖維環氧樹脂。

雙穩態層合板需要在兩種穩態之間變形轉換，T700碳纖維環氧樹脂預浸料具有很好的韌性，使雙穩態層合板不易折斷。