基于电活性软物质的可控面外变形单元的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本发明涉及软物质材料应用技术领域，具体是一种应用电活性软物质厚膜产生可调控面外变形的结构单元。
【背景技术】
[0002]具有电活性的高分子聚合物材料(Electric Active Polymer，ΕΑΡ)属于软物质材料的一类，其本身具有电活性、柔韧性好、重量轻、性质稳定、可透光、材料成本低廉等优点。目前对EAP比如介电高弹聚合物(Dielectric Elastomer, DE)材料应用技术研宄的相关文献主要集中在将其制成各种形式的作动器(Dielectric Elastomer Actuators, DEAs)，比如 2006 年 Plante 等人在期刊 “ Internat1nal Journal of Solids and Structures” 发表的“Large-scale failure modes of dielectric elastomer actuators，，论文中论述的就是典型的DEAs。已有的这类DEAs中均采用的是连续分布的柔性电极，利用的是DE材料膜的面内变形产生驱动效果。目前还未有见有关利用EAP材料产生可以调节控制面外变形的文献或专利公开发表，而产生可调控的面外变形对结构物面三维纹理形貌调控应用具有重要价值。
[0003]目前人工设计的具有特殊物面特性物面三维纹理形貌的实现主要有两种方式，一种是采用机械加工形式直接在结构表面产生所需要的三维纹理形貌，如2008年韩鑫等在“中国科学”发表的“鲨鱼皮复制工艺研宄”论文中应用的微压印和微塑铸工艺都属于这种方式。另一种方式是通过在结构表面粘贴具有已成形纹理形貌的附加层方式获得需要的纹理形貌，如1995年李育斌等在“气动实验与测量控制”发表的“运七飞机外表面沟纹膜减阻的实验研宄”中就是采用预制好的沟纹膜粘贴在飞机表面实现对飞机表面纹理特性改变，达到减小表面阻力的目的。对于第一种方式，由于依赖于传统的机械加工方式，因而使得能获得的纹理形貌在几何尺度上受到限制，而且在面对一些具有复杂曲面构型的结构表面时，机械加工产生特定的物面三维纹理形貌的方式可能无法实施。此外，这两种方式获得的物面纹理形貌模式固定、尺度单一，而这种固定模式的纹理形貌对外界环境条件变化的功能适应性差。
【发明内容】
[0004]为克服现有技术中存在的加工性差和对外界环境条件变化的功能适应性差的不足，本发明提出了一种基于电活性软物质的可控面外变形单元。
[0005]本发明包括盖片、电活性软物质厚膜元、底盒和两组接线端子。其中，所述两组接线端子分别嵌装在底盒两侧边框外表面的框板上。所述电活性软物质厚膜元位于该底盒内底板上。在所述电活性软物质厚膜元的上表面的部分区域和下表面的部分区域分别涂覆有柔性电极涂层；在位于电活性软物质厚膜元的上表面的柔性电极涂层上均覆盖有盖片。
[0006]所述柔性电极涂层的涂覆区域为矩形或圆形；当所述柔性电极涂层的涂覆区域为矩形时，该涂覆区域为所述电活性软物质厚膜元的上表面的两侧边处和下表面的两侧边处；当所述的涂覆区域为圆形时，在所述电活性软物质厚膜元的上表面中心圆形区域以外和下表面中心的圆形区域以外的表面涂覆有柔性电极涂层。
[0007]当所述所述的涂覆区域为矩形时，覆盖在所述涂覆区域上的盖片为两片矩形盖片；当所述所述的涂覆区域为圆形时，覆盖在所述涂覆区域上的盖片为一片，并且该盖片的中部开有圆形孔，该圆形孔的直径小于未涂覆柔性电极涂层区域的直径。
[0008]所述底盒内腔的高度为所述电活性软物质厚膜元与柔性电极涂层的厚度之和。在所述底盒相对称的两侧边框框板上分别有4个嵌装接线端子的安装槽，在各安装槽的槽底部分别有贯通所在边框框板的导线过孔。
[0009]所述每侧边框框板上的安装槽分为2组，其中位于各边框框板两端的2个安装槽用于安装第一组接线端子，位于各边框框板中间的2个安装槽用于安装第二组接线端子。
[0010]本发明是利用电活性软物质(如DE材料)厚膜单元产生可调控的面外变形，通过设计制作的物面调控单元，实现对物面三维纹理形貌的“可控重塑调节”，从而达到改变结构表面的光学、亲/疏水性、粘附性、表面阻力特性等物面特性，实现对物面特性进行调节和控制的目的。
[0011]为了实现上述目的，本发明提出设计制作可产生可控面外变形的电活性软物质材料厚膜结构单元，这里称其为物面调控单元。物面调控单元的基本外形为具有一定厚度的四边形片状构型。物面调控单元包括盖片、柔性电极涂层、变形厚膜元、底盒、和两组接线端子。变形厚膜单元为电活性软质厚膜，上下表面对称设置有间隔分布式柔性电极涂层；底盒为无上端盖面，具有一定壁厚的深度的正四边形盒体结构；盖片为具有一定厚度的正四边形薄片，两片盖片的面积之和小于底盒上端面面积，不完全覆盖底盒上表面，而是盖上后为变形厚膜元产生面外变形预留了开口区域；盖片与底盒选用绝缘材料，如尼龙、PVC、亚克力等制成。盖片与底盒构成了物面调控单元的外壳，主要对变形厚膜元提供基本结构支持。底盒底面为物面调控单元与被控物面提供粘接面。接线端子为具有一定直径的裸导线段，嵌装在底盒侧边的浅槽中，底盒侧边框开有小孔用于导线通过，细导线将柔性电极涂层与接线端子相连，为柔性电极与外部电路连接提供接口。
[0012]物面调控单元产生面外变形的机理可简要解释为:在通过间隔分布式柔性电极对软物质厚膜元施加驱动电压时，有柔性电极涂层覆盖区域的软物质厚膜材料由于MaxwelI效应受到厚度方向挤压，厚度方向挤压使其厚度减小面积增大；没有柔性电极涂层覆盖区域两侧或周围是有柔性电极涂层覆盖的区域，有柔性电极涂层覆盖区域的软物质厚膜发生面积增大，对没有柔性电极涂层覆盖区域的软物质厚膜从两侧或周围产生推挤驱动作用，没有柔性电极涂层覆盖区域的软物质厚膜是自由无约束的，因此没有柔性电极覆盖区域的软物质厚膜受到推挤驱动会发生弯曲产生面外变形。
[0013]本发明在物面调控单元尺寸的确定在兼顾成本的同时还要考虑被调控物面的具体情况。这一阶段还要进行物面调控单元中电活性软物质变形厚膜元的参数设计，选定定变形膜元的厚度，确定间隔分布式柔性电极的形式和具体参数。这些设计工作可以通过有限元软件仿真的方式来辅助进行。变形厚膜元采用电活性软物质厚膜的厚度一般在毫米量级，变形元上下表面对应的设置有间隔分布的柔性电极，中间没有柔性电极分布的面积占总表面积的60%，柔性电极覆盖了这部分面积两边的各占20%表面积。
[0014]间隔分布式柔性电极涂层的形式可分为两种:一种称为条纹间隔式，即柔性电极涂层覆盖区与没有其覆盖的区域呈条纹状间隔分布，这种分布形式可产生条纹状凸梗或凹槽的面外变形；一种称为按钮式，即没有柔性电极涂层覆盖的区域呈圆形，这种分布形式可产生鼓包凸起或凹坑的面外变形。
[0015]实际使用时需根据结构物面的实际情况，组合配置一定数量物面调控单元覆盖被调控结构表面，通过施加驱动电压产生可调控的面外变形，重塑结构表面的纹理形貌，进而达到调控结构表面物面特性的目的。
[0016]本发明提出的物面调控单元可用于结构表面3D纹理形貌调控，可通过改变结构表面纹理形貌实现对结构物面特性(如光学、亲/疏水性、粘附性、表面阻力特性等)的调节控制。具有在航行器表面减阻、机器人面部仿人表情实现、交互式触摸显示