[發明專利]一種基于熱驅動人工肌肉纖維材料制備縮脹紗線的工藝

有效

• 申請號: 202211699520.7
• 申請日: 2022-12-28
• 公開（公告）號: CN115948835B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 王勇;李楊;孫懿;楊海偉;卜新蘭;孫安彤;張立崢
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: D02G3/44
• 分類號: D02G3/44;D02G3/36;D02G3/12;D02G3/04;D02G3/32;D02G3/24
• 代理公司: 北京盛廣信合知識產權代理有限公司 16117
• 代理人: 秦全

1.一種基于熱驅動人工肌肉纖維材料制備縮脹紗線的工藝，其特征在于，包括以下步驟：

制備捻卷型熱驅動人工肌肉纖維材料；所述制備捻卷型熱驅動人工肌肉纖維材料的方法包括：選取尼龍長絲、金屬微絲為原料，將一定根數的尼龍長絲和單根金屬微絲合股并施加強捻，形成螺旋線圈；具體地，基于紗線捻度儀，將1-6根尼龍長絲和單根金屬微絲平行排列，其一端被紗線捻度儀穩固夾持，另一端則懸掛10-200g的重物；通過捻度儀的電機控制器帶動尼龍長絲和金屬微絲同步旋轉，對其施加強捻，控制捻速50-100rpm，最終形成捻卷型熱驅動人工肌肉纖維材料；

對所述熱驅動人工肌肉纖維材料進行定伸長循環機械訓練；

對所述熱驅動人工肌肉纖維材料進行定伸長循環機械訓練的方法包括：對所述人工肌肉纖維材料的一端懸掛一定的負荷至設定的伸長值，進行循環機械訓練直至既定次數，使所述人工肌肉纖維材料在初始態下相鄰線圈的螺距增大；

以訓練后的熱驅動人工肌肉纖維材料為外包覆層、粗旦低模量高伸長纖維材料為芯層，制備單包纏紗線；制備單包纏紗線的方法包括：篩選粗旦低模量高伸長纖維材料，作為芯層；將訓練后人工肌肉纖維材料作為包覆層，基于空心錠包纏紡紗機，將所述粗旦低模量高伸長纖維材料以低張力態喂入空心錠包纏紡紗機的空心錠中心管，將所述訓練后人工肌肉纖維材料呈螺旋線圈狀均勻包覆在所述芯層表面，形成兩組分單包纏紗線；所述粗旦低模量高伸長纖維材料為氨綸絲、聚烯烴基彈性絲或橡皮筋中的一種；

所述單包纏紗線兩端通電，包覆紗體中人工肌肉纖維材料產生熱致收縮，使包覆紗體中外包覆層和芯層產生結構的可逆性轉變，形成縮脹紗線；

所述單包纏紗線兩端通電的方法包括：一定長度單包纏紗線的兩端連接直流穩壓電源形成電路回路，然后打開電源進行通電，單包纏紗線中人工肌肉纖維材料即發生顯著的熱致收縮，且產生軸向收縮應力；外在表現為人工肌肉纖維材料長度變短、直徑變粗；在軸向收縮應力下，原先螺旋狀熱驅動人工肌肉纖維材料逐漸被拉直，芯層受到擠壓呈現蜷曲狀，實現兩組分結構相的轉變，至此，伴隨著通電/不通電循環，縮脹行為實現可逆；所述通電施加的電壓為5-35V，通電時間為15-75s，通電后人工肌肉纖維材料的焦耳熱溫度為115-185℃。

2.根據權利要求1所述的基于熱驅動人工肌肉纖維材料制備縮脹紗線的工藝，其特征在于，所述單包纏紗線包括芯層和外包覆層，所述芯層為粗旦低模量高伸長纖維材料，所述外包覆層為經循環機械訓練后的捻卷型熱驅動人工肌肉纖維材料。