[發明專利]基于電活性材料的致動器設備

在審

• 申請號: 202080018052.5
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN113519070A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: E·G·M·佩爾塞斯;M·T·約翰遜;D·A·范登恩德;A·R·希爾格斯
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: H01L41/08
• 分類號: H01L41/08;H01L41/193
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 劉兆君

一種致動器設備具有離子電活性材料致動器單元(50)。所述離子電活性材料致動器單元包括整體膜(52)，其中，第一致動電極(54)和第二致動電極(56)在所述整體膜(52)上。在所述致動電極(54、56)之間施加DC驅動信號以引起從所述整體膜(52)的一個部分朝向所述整體膜(52)的另一部分的電荷遷移。另外，在所述整體膜(52)的第一表面上提供緊密間隔的測量電極對(64、66)，其間距小于在測量電極(64、66)之間的位置處的所述整體膜(52)的厚度(h)的10倍。使用局部表面效應阻抗變化作為信號測量的基礎，以用于提供與所述設備的致動狀態有關的反饋。

技術領域

本發明涉及利用電活性材料(例如，電活性聚合物)的致動器設備。

背景技術

KARL等人的文章“Electromechanical model for a self-sensing ionic polymer-metal composite actuating device with patterned surfaceelectrodes；Electromechanical model for a self-sensing ionic polymer-metalcomposite actuating device with patterned surface electrodes”(智能材料和結構，IOP出版有限公司，布里斯托爾，英國，第20卷，第12期，2011年11月22日，第124001頁)公開了一種創建具有圖案化表面電極的自感測離子聚合物-金屬復合材料(TPMC)致動設備的構思，其中，致動器和傳感器元件被接地屏蔽電極分開。傳感器條帶具有圍繞致動器電極的U形式。傳感器條帶的電阻與其因設備致動引起的彎曲曲率相關。測量位于傳感器條帶的相對端的端子之間的電阻。屏蔽電極被連接到電路的公共接地以消除致動器與傳感器之間的串擾。

US 2003067245公開了一種電活性聚合物傳感器，其被配置為使得響應于正在感測到的參數變化而使電活性聚合物的部分偏轉。聚合物的電能狀態和偏轉狀態有關。然后，可以通過與激活區電極電氣通信的感測電子器件來檢測因偏轉引起的激活區的電能變化或電阻抗變化。這種變化可以包括聚合物的電容變化、聚合物的電阻變化和/或電極的電阻變化或其組合。與電極電氣通信的電子電路檢測電氣屬性變化。如果例如測量到換能器的電容或電阻的變化，則將電能施加到在換能器中包括的電極并觀察電參數的變化。

US 2017365770公開了一種機電致動器，其包括支撐件和可變形元件，該可變形元件包括被錨定到支撐件的至少一個錨定區的部分以及移動部分，該可變形元件包括：電活性層；參考電極，其被布置在電活性層的第一面上；致動電極，其被布置在電活性層的第二面上，第二面與第一面相對。該可變形元件包括用于測量可變形元件的變形的電容設備，所述設備至少部分由包括以下各項的電容堆疊形成：在電活性層的第二面上的測量電極、參考電極中位置面向測量電極的測量部分，以及電活性層中被插入在測量電極之間的部分。

JP 2006129541公開了一種具有內部場檢測功能的聚合物致動器設備，該內部場檢測功能用于檢測致動器本身的位移狀態。由導電聚合物層和計數器控制電極組成的電解位移部分通過由聚合物固體電解質層組成的電解質部分彼此相對，并且內部場檢測電極被形成為與電解位移部分相接觸，使得由電解位移部分產生的位移狀態能夠被測量為導電性的變化。利用這樣的布置，能夠監測整個設備的位移狀態。

電活性聚合物(EAP)是電響應材料領域內的一類新出現的材料。EAP能夠用作傳感器或致動器，或者能夠容易被制造成各種形狀，從而允許容易被集成到各種各樣的系統中。

已經開發出具有在過去十年中得到顯著改善的特性(例如，致動應力和應變)的材料。技術風險已經下降到產品開發可接受的水平，使得在商業上和技術上變得對EAP越來越感興趣。EAP的優點包括低功耗、小外形，柔性、無噪聲操作、準確性、高分辨率可能性、快速響應時間以及循環致動。

EAP材料的提高性能和特殊優點使得其適用于新的應用?；陔娭聞?，能夠在希望部件或特征少量移動的任何應用中使用EAP設備。類似地，該技術能夠用于感測小移動。