[发明专利]一种基于介电弹性体和形状记忆聚合物的可重复柔性抓捕结构及抓捕空间碎片方法

权利要求书

1.一种基于介电弹性体和形状记忆聚合物的可重复柔性抓捕结构，其特征在于所述的基于介电弹性体和形状记忆聚合物的可重复柔性抓捕结构包括：

基于形状记忆聚合物复合材料薄板片层的展开结构即三翼式展开梁Ⅰ与基于介电弹性体的柔性抓捕结构Ⅱ；其中三翼式展开梁结构Ⅰ由主轴Ⅲ、片层Ⅳ、片层连接件Ⅴ、片层连接件配件Ⅵ组成；介电弹性体柔性抓捕结构Ⅱ由介电弹性体卷形弯曲驱动器结构和介电弹性体柔性抓捕结构的支撑结构组成，其中介电弹性体卷形弯曲驱动器结构由弹簧Ⅶ、介电弹性体Ⅷ、碳涂层Ⅸ组成；

三翼式展开梁结构Ⅱ的一端采用螺栓紧固或铆接的固定方式连接在基于介电弹性体的柔性抓捕结构Ⅱ上，其中，三翼式可展开梁结构片层Ⅳ、片层连接件Ⅴ、片层连接件配件Ⅵ采用铆接的连接方式连接在主轴Ⅲ上，介电弹性体卷形弯曲驱动器结构和介电弹性体柔性抓捕结构的支撑结构采用紧定套固定的方式连接，介电弹性体卷形弯曲驱动器结构外圈的径向尺寸被压缩而夹紧在支撑结构上，固定单个爪的轴向，其中，介电弹性体卷形弯曲驱动器结构种弹簧Ⅶ连接在介电弹性体Ⅷ中，并且介电弹性体Ⅷ外涂有碳涂层Ⅸ。

2.根据权利要求1所述的基于介电弹性体和形状记忆聚合物的可重复柔性抓捕结构，其特征在于基于介电弹性体抓捕结构其外层包覆形状记忆聚合物，其形状记忆聚合物含有增强相。

3.根据权利要求1所述的基于介电弹性体和形状记忆聚合物的可重复柔性抓捕结构，其特征在于介电弹性体抓捕结构外层的形状记忆聚合物为环氧类的热塑性形状记忆聚合物、环氧类的热固性形状记忆聚合物、聚酰亚胺形状记忆聚合物、氰酸酯类形状记忆聚合物组成。

4.根据权利要求1所述的基于介电弹性体和形状记忆聚合物的可重复柔性抓捕结构，其特征在于所述的基于形状记忆聚合物复合材料薄板片层结构Ⅰ，在形状记忆聚合物薄板片层的凸面上覆盖电热膜，电热膜的导线放置到形状记忆聚合物复合材料薄板片层结构的凹面中。

5.根据权利要求1所述的基于介电弹性体和形状记忆聚合物的可重复柔性抓捕结构，其特征在于形状记忆聚合物复合材料薄板片层Ⅰ是由碳纤维平纹布作为纤维增强材料，由形状记忆聚合物作为基体，采用模具固化成型法制成。

6.根据权利要求5所述的基于介电弹性体和形状记忆聚合物的可重复柔性抓捕结构，形状记忆聚合物复合材料薄板片层中的碳纤维平纹布为1-3层。

7.根据权利要求1所述的基于介电弹性体和形状记忆聚合物的可重复柔性抓捕结构，其特征在于基于介电弹性体抓捕结构的介电弹性体Ⅵ为丙烯酸和硅橡胶，以及电子型介电弹性体。

8.根据权利要求1所述的基于介电弹性体和形状记忆聚合物的可重复柔性抓捕结构，其特征在于介电弹性体的柔性抓捕结构为三爪式或六爪式。

9.利用权利要求1所述的可重复柔性抓捕结构抓捕空间碎片的方法，其特征在于所述的抓捕空间碎片的方法通过以下步骤实现：

步骤一、将形状记忆聚合物复合材料片层组装起来，得到基于形状记忆聚合物复合材料片层的展开结构即三翼式展开梁Ⅰ；制备基于介电弹性体的抓捕结构Ⅱ，于介电弹性体的抓捕结构Ⅱ外层以形状记忆聚合物包覆；

步骤二、采用电加热的方式，驱动和控制介电弹性体的抓捕结构Ⅱ到指定抓捕位置；

步骤三、采用电加热的方式对包覆于介电弹性体外侧的形状记忆聚合物加热至转变玻璃化温度以上，采用电驱动的方式驱动基于介电弹性体的抓捕结构Ⅱ，抓捕卫星或空间碎片；

步骤四、停止对介电弹性体包覆于外侧的形状记忆聚合物加热，抓取形状被包覆于外层的形状记忆聚合物所固定，完成抓取动作；

步骤五、解除介电弹性体内的电压，并再次对包覆于介电弹性体外侧的形状记忆聚合物加热，装置恢复原状；重复以上步骤完成第二次抓取动作。

10.根据权利要求9所述的抓捕空间碎片的方法，其特征在于所述的步骤二采用电加热的方式将电加热元件—电阻丝埋入抓捕结构到指定抓捕位置；在片层Ⅳ两端加电压，通过控制输出电压使电流通过碳纤维导电生热，进行驱动伸展，驱动和控制抓捕结构到指定抓捕位置；

所述的步骤三采用电加热的方式对包覆于介电弹性体外侧的形状记忆聚合物加热至转变玻璃化温度以上将电加热元件—电阻膜粘贴于片层Ⅳ表面，通过控制输出电压使电流经过电阻膜产生热量，热量直接传导至片层Ⅳ内侧，使片层材料达到形状记忆聚合物复合材料玻璃态后转变温度，回复形状使驱动主轴Ⅲ伸长，实现整个框架结构的展开，驱动和控制抓捕结构到指定抓捕位置。