[发明专利]一种柔性自供电电制动器的制备方法

说明书

本发明提出一种柔性自供电电制动器的制备方法，所述自供电电制动器包括高压电源（1）、电制动器（2）；所述高压电源包括能把外部摩擦力转换为电势差的纳米发电机；所述电制动器包括位于柔性电极之间的介电弹性体薄膜；当所述高压电源以纳米发电机向电制动器的柔性电极输出高电压时，所述介电弹性体薄膜在柔性电极产生的电场中形变，形成具备制动效果的结构，当柔性电极停止产生电场时，介电弹性体薄膜复位；本发明极大地降低了系统的复杂性和成本，具有很高的生物兼容性。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其是一种柔性自供电电制动器的制备方法。

背景技术

电致活性聚合物能在外加电场诱导条件下改变形状，而当外界电场撤销时，它又能恢复到原来的形状。它具有超大变形，响应速度快的特点，尤其是其在模仿生物肌肉时具有高稳定性，高传动应变和内在减震能力，因此被称为人工肌肉。介电弹性体是制造人工肌肉的理想材料，可以实现机械能-电能的转换。但是为了使材料产生形变，通常需要较高的驱动电场（＞100MV/m），可以通过制备成薄膜来降低所需驱动电压，但仍需要上千伏的电压。

传统的高压电源需要较大的体积和质量，而且设备复杂，很难和柔性电制动器集成，极大地限制了介电弹性体人工肌肉的应用。为了解决人工肌肉的实用性问题，急需发明制备简单，生物兼容性高，输出电压高的柔性电源，和人工肌肉有效集成。

发明内容

本发明提出一种柔性自供电电制动器的制备方法，极大地降低了系统的复杂性和成本，具有很高的生物兼容性。

本发明采用以下技术方案。

一种柔性自供电电制动器的制备方法，所述自供电电制动器包括高压电源（1）、电制动器（2）；所述高压电源包括能把外部摩擦力转换为电势差的纳米发电机；所述电制动器包括位于柔性电极之间的介电弹性体薄膜；当所述高压电源以纳米发电机向电制动器的柔性电极输出高电压时，所述介电弹性体薄膜在柔性电极产生的电场中形变，形成具备制动效果的结构，当柔性电极停止产生电场时，介电弹性体薄膜复位。

所述纳米发电机包括柔性衬底（105）、下摩擦层（101）、支撑层（104）、上摩擦层（102）、上电极（103），纳米发电机的制备方法为：

步骤A1、在柔性衬底上以溅射、蒸发或转印工艺制备电极结构，形成下摩擦层，具备下摩擦层的柔性衬底成型为第一薄膜，下摩擦层为纳米发电机的下电极；

步骤A2、在上摩擦层上以溅射、蒸发或转印工艺制备电极结构，形成纳米电机的上电极，具备上电极的上摩擦层成型为第二薄膜；

步骤A3、把第一薄膜、第二薄膜以支撑层连接，并确保纳米发电机的上电极受压时，第二薄膜能与下摩擦层接触并可产生摩擦。

所述纳米发电机的下电极、上电极的材料包括但不限于石墨烯、碳纳米管、金、银、铝、铂、铜、镍中的一种或多种；

所述纳米发电机的上摩擦层的材料可以为聚甲基硅树脂、氨基硅树脂和氟硅树脂其中的一种或几种。

所述纳米发电机的支撑层在连接第一薄膜、第二薄膜时，使第一薄膜、第二薄膜之间存在空隙，所述支撑层为以绝缘材料形成的弹性结构；所述弹性结构可选用弹簧结构。

所述纳米发电机的数量为一个或多个，当纳米发电机的数量为多个时，多个纳米发电机以并联方式连接。

所述纳米发电机的输出电压在100伏-10000伏之间，其厚度在1mm-20mm之间。

所述电制动器制备方法为：

步骤B1、对介电弹性体薄膜施力使之拉伸，当介电弹性体薄膜被预拉伸至合适大小时，在预拉伸的介电弹性体薄膜的上表面、下表面处，以溅射、蒸发或转印工艺制备电极结构；