[发明专利]将电活性聚合物保持在预拉伸状态的方法和机构及其用途

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年12月29日申请的标题为“METHODS AND MECHANISMS FOR MAINTAINING AN ELECTRO-ACTIVE POLYMER IN A PRE-STRETCH STATE(将电活性聚合物保持在预拉伸状态的方法和机构)”的第62/097,372号美国临时专利申请、2015年2月5日申请的标题为“METHODS AND MECHANISMS FOR MAINTAINING AN ELECTRO-ACTIVE POLYMER FILM IN A PRE-STRETCH STATE BY WRAPPING IT AROUND A SOLID BODY(通过将电活性聚合物薄膜缠绕在固体上而将其保持在预拉伸状态的方法和机构)”的第62/112,498号美国临时专利申请，以及2015年2月5日申请的标题为“ELECTRO-ACTIVE POLYMER BASED COMPRESSION BANDAGE(基于电活性聚合物的压迫绷带)”的第62/112,509号美国临时专利申请的优先权，这些申请的全部内容以引用的形式纳入本文，用于各种用途。

技术领域

在某些实施例中，本发明涉及将电活性聚合物薄膜保持在预拉伸状态的方法及其机构。

背景技术

通常，电活性聚合物是在受到电场刺激时呈现出大小或形状变化的聚合物。

发明内容

在某些实施例中，本发明涉及一种方法，该方法至少包括以下步骤的其中一个或多个：a)在单轴方向或双轴方向以机械方式预拉伸电活性聚合物薄膜，形成预拉伸电活性聚合物薄膜；b)将第一半刚性导体附着在电活性聚合物薄膜的第一表面上，将第二半刚性导体附着在第二表面上，每个半刚性导体用于将电活性聚合物薄膜固定在预拉伸状态；并且c)将一对机械式连接器连接在活性区域的每一端。

在某些实施例中，为了将电活性聚合物薄膜在单轴上保持在预拉伸状态，将可拉伸导体附着在电活性聚合物(EAP)薄膜上，随后将薄膜缠绕在固体上。在某些实施例中，可用隔离层在薄膜的至少一个面上将EAP致动器覆盖，隔离层用于抵抗施加在EAP薄膜上的电压。在某些实施例中，隔离层可防止电压穿透EAP致动器和固体。

在某些实施例中，EAP薄膜在单轴上是否达到所需预拉伸状态可用视觉指标确定，例如，固体条带的峰谷图案，或通过预定指导线或任何其它类型的视觉指标。在某些实施例中，预拉伸电活性聚合薄膜，并附着了至少一个可拉伸导体之后，将薄膜附着在固体机构上，固体机构将薄膜在一个轴上固定在预拉伸状态，同时允许其在另一个轴上膨胀并缠绕在固体上。在某些实施例中，固体机构可为附着在电活性聚合物薄膜上的平行固体塑料条带。在某些实施例中，用于将预拉伸薄膜固定在单轴上的塑料条带，还可用于通过附着将塑料条带保持在最小间距的固定器，来防止薄膜在另一个轴上收缩，同时允许其膨胀。在某些实施例中，固体机构的附着还可通过胶粘和/或任何其它类似附着方法实现。

在某些实施例中，导体的附着是通过以下方法中的至少一种进行的：印制、蚀刻、刷涂、水分散、胶粘及这些方法的任何组合。在某些实施例中，该方法进一步包括：将电活性聚合物折叠X次，其中，X介于2与10,000之间。在某些实施例中，导体选自以下各项组成的组：可拉伸导体、呈膨胀图案的刚性导体、呈膨胀图案的印制导体，及其任何组合。在某些实施例中，印制导体由以下材料的至少其中一种制成：导电银墨、导体碳墨，及其任何组合。在某些实施例中，可拉伸导体由嵌入弹性聚氨酯的金或碳纳米颗粒网制成。在某些实施例中，可拉伸导体由含有硅油的碳石墨粉、聚苯胺(PAni)基溶液、碳黑粉末、导电聚合物、导电橡胶或其任何组合制成。在某些实施例中，膨胀图案是锯齿形图案和膨胀菱形图案其中之一。

在某些实施例中，本发明涉及一种致动器，致动器至少包括：a)至少一个活性区域，具有至少一个电活性聚合物层；b)至少两个导电层，设于电活性聚合物层的表面上，使预拉伸电活性聚合物层之后，每个导电层以膨胀图案附着在电活性聚合物层的每个表面侧上，从而将电活性聚合物层保持在预拉伸状态；以及c)位于活性区域两端的一对机械式连接器，其中，公连接器与至少一个活性区域的一端可操作连接，母连接器与至少一个活性区域的另一端可操作连接。