[發明專利]IPMC材料的仿生翅膀及其制備方法

有效

• 申請號: 202011068794.7
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112440436B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 唐樑杰;趙躍鵬;劉燕;吳小平
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: B29C45/16
• 分類號: B29C45/16;B29C45/26;B32B33/00;B32B37/15;B32B37/06;B32B37/10
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 沈留興

本發明公開了一種IPMC材料制作仿生翅膀制備方法，包括以下步驟：將調配好的溶液用注射到所述翅膀模具內，干燥處理；將干燥好的模具取出，取出干燥的IPMC材料制作的仿生翅膀膜；將兩片電極附在IPMC材料制作仿生翅膀膜的兩側，用熱壓器將三層膜進行熱壓處理，即得到IPMC材料制作仿生翅膀。電極和IPMC膜均可采用同一模具制備，可以方便快捷的制備仿鳥類羽毛的IPMC，避免了在制備過程中對電極膜等材料的浪費。

技術領域

本發明涉及仿鳥類羽毛技術領域，尤其涉及一種IPMC材料的仿生翅膀及其制備方法。

背景技術

羽毛是禽類表皮細胞衍生的角質化產物，覆于體表，質輕且韌，具有保溫、飛翔等功能。隨著人類對于仿生和軟體機器人的研究進展加快，衍生出許多的微小型仿生軟體機器人，其中仿生鳥類動物已成為目前科學研究的熱點之一，而對于鳥類羽毛的研究更是尤為重要。目前，國內外諸多科研者通過結合仿生學、材料學和軟體機構學的研究，采用智能材料和結構驅動的仿生禽、鳥類翅膀逐步成為主要發展趨勢。相對于傳統采用電機驅動的剛性機械羽毛，采用智能材料和結構驅動的仿生禽、鳥類翅膀具有結構簡單、動作柔順、偏擺效率高、低噪音、高機動性以及綠色節能等優勢，因此這類仿生禽類羽毛對于仿生鳥類在空中監測、生物觀測和軍事搜索偵察等領域具有廣泛的應用價值和前景。

離子型聚合物金屬復合材料（IPMC）是電活性聚合物材料（EAP）的典型代表，相比于傳統的金屬類機械結構，IPMC材料具有驅動電壓低、響應時間短、綠色節能、大變形等驅動優點，用于仿生禽類羽毛具有安全性能高、工作時間長、綠色節能燈優勢，因此IPMC材料在仿生禽類羽毛的應用領域具有顯著而獨特的優勢，可通過電致動模擬禽類羽毛的連續偏擺運動。

發明內容

本發明所解決的技術問題為提供一種IPMC材料的生翅膀及其制作方法。

本發明為了解決上述問題，所采用的技術方案為：一種新的離子聚合物材料驅動的仿禽類羽毛結構設計方法，一種IPMC材料制作仿生翅膀制備方法，包括以下步驟：

步驟1：調配電極液和IPMC材料溶液，選擇仿生翅膀模具；將部分調配好的電極液注入在所述仿生翅膀模具內，使電極材料鋪滿底面，經固化形成底層電極；電極液可為現有技術中可液態固化成型的材料；

步驟2：將調配的IPMC材料溶液注入到步驟1得到的所述翅膀模具內的底層電極上，鋪滿整個底層電極表面，將所述翅膀模具放置于真空干燥箱內，調整干燥溫度，干燥處理，直至溶液干燥完成，形成IPMC材料膜；

步驟3：將部分調制電極液注入到步驟2得到的翅膀模具內的IPMC膜上，固化形成上層電極；

步驟4：將所述步驟3處理后的翅膀模具取出，置于室溫下，靜置，即得到IPMC材料制作仿生翅膀。

進一步地，在所述步驟2中形成底層電極之前還包括形成保護膜的步驟，所述步驟4之前還包括上保護膜形成步驟。

進一步地，所述步驟3中，還包括用熱壓器將上層電極、IPMC膜和下層電極進行熱壓處理，直至三層膜進一步完全貼合在一起。

進一步地，所述步驟1中所述干燥處理時間為16-24個小時。

進一步地，所述步驟3中的熱壓處理時間為6-8h。

進一步地，所述的仿生翅膀模具內部設置有多個長方體凹槽且橫向凹槽的右端設計為燕尾形狀，總體按照縱向最長，橫向上部長，下部短的原則確定。在所述凹槽的邊緣進行一定角度的倒圓角，方便膜的取出。

一種IPMC材料制作仿生翅膀制備方法，還可為包括以下步驟：