[發明專利]一種具有自清潔功能的感知執行作動器材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010574750.5
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111662549B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 楊平安;黃宇軒;李銳;李林林;唐賢倫;陳婕;王曉杰;王浩
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08K3/38;C08K5/29;C08J5/18;C09D183/04;C09D5/25;C09D5/16;C09D7/61;C09D7/63
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種具有自清潔功能的感知執行作動器材料及其制備方法和應用，屬于材料技術領域。該材料由下往上依次由自清潔功能層、仿生作動層、感知層和絕緣保護層層疊形成，該材料動作靈敏度和感知靈敏度高，并具有自清潔功能，可以實現按確定的控制規律遠程作動、作動程度實時反饋以及具備自清潔功能一體化的新型作動器的制備，且其制備方法簡單，易操作，適合擴大化生產。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種具有自清潔功能的感知執行作動器材料及其制備方法和應用。

背景技術

作動器是實施主動控制的關鍵部件，是主動控制系統的重要環節。作動器的作用是按照確定的控制規律對控制對象施加控制力。但傳統的作動器易損壞、需要外加作動力，并且無法感知和反饋控制情況，使得其無法滿足在醫療操作、災害救援、工業抓取等高精度復雜環境下的操作任務。一種動磁式電磁作動器作動的主動懸置(專利號：CN110425241A)，提及了一種磁控作動器，但其并不具備感知反饋調節的功能；一種仿生感知執行一體化柔性作動器及其制備方法(專利號：CN109866480A)，采用了仿蝎子的生物結構解決了作動器自感知的問題，但其作動器采用的是離子聚合物-金屬復合物(IPMC)，而離子聚合物-金屬復合物在制備過程中經常由于工藝差異，導致其表面容抗和電動性能很難保持一致性，在制成作動器后需要比較復雜的控制系統及反饋來調節性能。

此外，作動器在上述復雜環境下長時間工作后，其作動表面往往會沾染灰塵和油污，使其作動做功時出現摩擦力不可控、表面畸形甚至損壞的問題。因此，急需一種不但具備感知執行功能，還具有自清潔功能的作動器材料。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的之一在于提供一種具有自清潔功能的感知執行作動器材料的制備方法；目的之二在于提供一種具有自清潔功能的感知執行作動器材料；目的之三在于提供該材料在制備感知執行作動器中的應用；目的之四在于提供以該材料制備感知執行作動器的方法。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

1、一種具有自清潔功能的感知執行作動器材料的制備方法，所述材料由下往上依次由自清潔功能層1、仿生作動層2、感知層3和絕緣保護層4層疊形成，所述方法如下：

1)制備半凝固中間態仿生作動層：向高分子預聚物中加入硬磁材料，混勻后除泡，然后加入交聯劑，再次混勻后除泡，接著進行預加熱處理，期間進行攪拌，制得半凝固中間態仿生作動層；

2)制備感知層：將銀納米線溶液加入聚酰亞胺中，退火處理后形成導電網絡，將所述導電網絡置于步驟1)中半凝固中間態仿生作動層表面，并在所述導電網絡兩側連接導線5，制得感知層3；

3)制備絕緣保護層和仿生作動層：向高分子預聚物中加入交聯劑，混勻后除泡，然后涂覆于步驟2)中感知層上，加熱處理至所述高分子預聚物和步驟1)中半凝固中間態仿生作動層固化，制得絕緣保護層4和仿生作動層2；

4)制備自清潔功能層：向高分子預聚物中加入金屬氯化物和交聯劑，混勻后除泡，然后噴涂到步驟3)中仿生作動層表面，固化處理后沖洗，制得自清潔功能層1。

優選的，步驟1)中，所述高分子預聚物、硬磁材料和交聯劑的質量比為10-20:5-20:1-2。

優選的，步驟2)中，所述感知層中銀納米線的面密度為1-5×10^-4g/mm²。

優選的，所述銀納米線的長徑比為0.625-7.5×10³。

優選的，步驟3)中，所述高分子預聚物和交聯劑的質量比為10-20:1-2。

優選的，步驟4)中，所述高分子預聚物、金屬氯化物和交聯劑的質量比為10-20:10-40:1-2。

優選的，