基于介電彈性體的可逆膠黏器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可逆粘附技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于介電彈性體的可逆膠黏器件。
【背景技術(shù)】
[0002]膠黏劑作為一種人類日常生產(chǎn)生活中必不可少的材料，廣泛應(yīng)用于建筑裝修、物品包裝、機(jī)械制造、微納制造等各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。
[0003]國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)對(duì)“粘附”作了如下的定義:粘附是指兩個(gè)固體物質(zhì)的表面依靠化學(xué)或者物理的力量而成為一體化的狀態(tài)；粘附劑(膠黏劑)(adhesive)是指介于兩種材料之間，用粘合的方法使之成為一體化狀態(tài)的物質(zhì)；被粘附的固體物質(zhì)稱為被粘物(adherend);用粘附劑把兩個(gè)相鄰的被粘物表面粘接在一起的部分稱為接頭(joint)。
[0004]黏附相對(duì)于機(jī)械式的接合來(lái)說(shuō)，粘合部位應(yīng)力分散更均勻，從而極大的抑制因材料疲勞而造成的接合部位損壞，極大的提高制件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和整體強(qiáng)度。同時(shí)，膠黏劑具有價(jià)格便宜，制造成本低，易生產(chǎn)，易加工，運(yùn)輸方便，使用方便等獨(dú)一無(wú)二的優(yōu)勢(shì)。
[0005]隨著化學(xué)合成的不斷發(fā)展，膠黏劑已經(jīng)具有10000多種可適應(yīng)不同應(yīng)用場(chǎng)所的種類，并以每年一千萬(wàn)噸以上的產(chǎn)量在化工產(chǎn)品中占有重要地位。
[0006]傳統(tǒng)的膠黏劑只負(fù)責(zé)在兩種材料之間形成強(qiáng)而有力的永久粘合作用，因使用環(huán)境的不同，其耐熱性、耐腐蝕性、耐濕性、穩(wěn)定性等均是需要考察的因素。近年來(lái)，隨著制造技術(shù)的迅速發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越重視研宄一種既可以粘附又可以在特定情況下脫除粘附的新技術(shù)，即:可逆黏附技術(shù)。
[0007]現(xiàn)有可逆粘附技術(shù)主要以速度、溫度、壓力等外源進(jìn)行調(diào)節(jié)，存在操作困難，難以控制，循環(huán)次數(shù)少等問(wèn)題，具有一定的局限性和針對(duì)性，制約著可逆黏附技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種基于介電彈性體的可逆膠黏器件。
[0009]一種基于介電彈性體的可逆膠黏器件，包括粘附層、驅(qū)動(dòng)層，以及介于粘附層和驅(qū)動(dòng)層之間的剛體，所述的驅(qū)動(dòng)層為介電高彈體薄膜。
[0010]本發(fā)明的基于介電彈性體的可逆膠黏器件，設(shè)計(jì)了一種三明治型結(jié)構(gòu)，使驅(qū)動(dòng)層和粘附層能在剛體的支撐下形成有機(jī)的配合機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)由電控制介電彈性體(即介電高彈體)驅(qū)動(dòng)的可逆粘附過(guò)程。這種基于介電彈性體的可逆膠黏器件具有高溫，高濕惡劣環(huán)境下工作的能力，黏附性能好，脫黏速度快，操作簡(jiǎn)單，易于控制，靈敏度高，循環(huán)使用壽命長(zhǎng)，容易實(shí)現(xiàn)高度的集成化，以及制備成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。
[0011]為實(shí)現(xiàn)電驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)層所采用的介電彈性體薄膜的上下表面均涂有柔性電極。進(jìn)一步優(yōu)選，所述驅(qū)動(dòng)層上下表面的柔性電極部分覆蓋介電彈性體薄膜，且覆蓋區(qū)域形狀不局限于圓形，可以是任何形狀的多邊形結(jié)構(gòu)，但需保證與剛體位置相對(duì)應(yīng)，且上下表面的覆蓋區(qū)域有相對(duì)重合。
[0012]為保證剛體在驅(qū)動(dòng)層的作用下能夠起到傳遞驅(qū)動(dòng)力的作用，通常要求剛度大于粘附層和驅(qū)動(dòng)層。
[0013]本發(fā)明中柔性電極可以采用碳膏、導(dǎo)電凝膠、導(dǎo)電纖維、導(dǎo)電聚合物等。剛體可以采用金屬材料、塑料、彈性材料等，結(jié)構(gòu)可以為球體、柱體、錐體等。
[0014]本發(fā)明的基于介電彈性體的可逆膠黏器件可以根據(jù)不同的工況，相應(yīng)地調(diào)整介電彈性體薄膜(即介電高彈體薄膜)與其表面柔性電極的材料組合，改變粘附層、驅(qū)動(dòng)層和剛體的材料，以滿足實(shí)際要求。
[0015]驅(qū)動(dòng)層可以直接粘在粘附層上，也可以先進(jìn)行一定的預(yù)拉伸(沿著薄膜平面的兩個(gè)垂直方向上進(jìn)行等比雙軸預(yù)拉伸)，然后在有預(yù)拉伸的狀態(tài)下粘在兩層之間。這種操作可以調(diào)節(jié)介電彈性體的形變量以及介電高彈體的輸出力。對(duì)于一般的丙烯酸酯類材料(一種介電彈性體)，預(yù)拉伸值只要不超過(guò)薄膜的極限強(qiáng)度即可。
[0016]作為優(yōu)選，所述介電彈性體薄膜的雙軸預(yù)拉伸值為O?1000%。最優(yōu)的，所述介電彈性體薄膜的預(yù)拉伸值為300%。
[0017]可以根據(jù)實(shí)際的工況與要求，改變所述的驅(qū)動(dòng)層的厚度。作為優(yōu)選，所述驅(qū)動(dòng)層的厚度小于3_?？紤]到可實(shí)施性，作為優(yōu)選，所述驅(qū)動(dòng)層的厚度為0.001?3_，最優(yōu)的，所述驅(qū)動(dòng)層(經(jīng)預(yù)拉伸后的介電彈性體薄膜)的厚度為0.1_。
[0018]所述的壓敏膠黏附層可以直接粘附(即不進(jìn)行預(yù)拉伸)，也可以先進(jìn)行一定的預(yù)拉伸(沿著薄膜平面的兩個(gè)垂直方向上進(jìn)行等比雙軸預(yù)拉伸)，然后在有預(yù)拉伸的狀態(tài)下粘附。通過(guò)預(yù)拉伸操作可以調(diào)壓敏膠的彈性模量和強(qiáng)度，以適應(yīng)整個(gè)器件的平衡性。
[0019]作為優(yōu)選，對(duì)于一般的丙烯酸酯類材料(一種壓敏膠)，預(yù)拉伸值只要不超過(guò)材料的極限強(qiáng)度即可，作為優(yōu)選，所述壓敏膠薄膜的雙軸預(yù)拉伸值為O?1000%。最優(yōu)的，所述壓敏膠的預(yù)拉伸值為300%。
[0020]所述的粘附層背離驅(qū)動(dòng)層的一面設(shè)有壓敏粘結(jié)劑。為便于實(shí)現(xiàn)，作為優(yōu)選，所述的粘附層為壓敏膠薄膜。
[0021]可以根據(jù)實(shí)際的工況與要求，改變壓敏膠薄膜的厚度，從而提供不同的黏附強(qiáng)度。作為優(yōu)選，所述壓敏膠薄膜的厚度小于3mm?？紤]到可實(shí)施性，作為優(yōu)選，所述壓敏膠薄膜的厚度為0.001?3mm，最優(yōu)的，所述壓敏膠薄膜經(jīng)預(yù)拉伸后的厚度為0.1mm。
[0022]剛體可以是任何形狀的多面體結(jié)構(gòu)，作為優(yōu)選，所述的剛體為球形。在粘附時(shí)，可與被粘附的材料之間形成圓形接觸區(qū)域，大大增強(qiáng)了器件的粘附性能。在脫離時(shí)，可形成從邊緣向中間剝離的脫黏過(guò)程，大大降低了脫黏過(guò)程的難度，使器件易于脫黏。這對(duì)實(shí)現(xiàn)可逆粘附過(guò)程是很重要的。
[0023]所述驅(qū)動(dòng)層和粘附層外還設(shè)有固定層，所述固定層上與剛體的相對(duì)位置處設(shè)有定位孔，所述定位孔的形狀與剛體形狀相對(duì)應(yīng)。
[0024]固定層上與剛體的相對(duì)位置和形狀相對(duì)應(yīng)，應(yīng)能夠保證在驅(qū)動(dòng)層的作用下剛體能夠剛好通過(guò)定位孔。在剛體為球體時(shí)，相應(yīng)的定位孔為圓形，且所述定位孔的孔徑等于所述剛體的直徑。且定位孔的中心位置與剛體的球心相對(duì)。
[0025]本發(fā)明中通過(guò)固定成上的定位孔，以配合由剛體引發(fā)的粘附層和驅(qū)動(dòng)層的形變。使粘附層和驅(qū)動(dòng)層被剛體頂起形變后，恰好穿過(guò)固定層的開孔，從而使驅(qū)動(dòng)層和粘附層在通斷電前后形成較大形變，且形變后易于恢復(fù)，大大降低了可逆粘附過(guò)程的操控難度。
[0026]為實(shí)現(xiàn)可逆膠黏器件的柔性設(shè)計(jì)，作為優(yōu)選，所述固定層為柔性材質(zhì)，但需保證固定層剛度大于所述介電彈性體薄膜的剛度，如塑料、纖維、樹脂、硅膠等柔性材料。
[0027]本發(fā)明的基于介電彈性體的可逆膠黏器件的各層通過(guò)粘合形成一個(gè)整體。驅(qū)動(dòng)層的上表面粘合在上方固定層上，下表面與