本發(fā)明涉及一種澆鑄工藝方法，尤其涉及一種裝配cah人工肌肉的澆鑄工藝方法。

背景技術(shù)：

海藻酸鈣水凝膠(calciumalginatehydrogel，cah)是一類在電激勵(lì)下可以改變自身形狀與尺寸的新型智能材料，其在仿生制造等領(lǐng)域獲得了廣泛地應(yīng)用。cah人工肌肉是由一片電致動(dòng)膜和兩片電極膜組成，兩片電極膜分別覆蓋在電致動(dòng)膜的兩側(cè)，貼合形成類似“三明治”結(jié)構(gòu)的電致動(dòng)器。由cah人工肌肉制備的電致動(dòng)器，其應(yīng)用價(jià)值已經(jīng)受到國內(nèi)外專家學(xué)者的普遍關(guān)注。一個(gè)影響cah人工肌肉響應(yīng)性能好壞的關(guān)鍵因素，就是對其進(jìn)行裝配的工藝方法。目前，關(guān)于cah人工肌肉的裝配方法都受限于操作人員的熟練程度，直接導(dǎo)致了其整體響應(yīng)性能較弱且不穩(wěn)定。因此，研究探索一種簡單穩(wěn)定、性能優(yōu)良的裝配工藝方法，對進(jìn)一步發(fā)掘應(yīng)用cah人工肌肉具有重大價(jià)值。

“ionics”期刊，2015年刊登的“investigationintotheactuatingpropertiesofionicpolymermetalcompositesusingvariouselectrolytes”文章中應(yīng)用了一種熱壓貼合的裝配工藝方法，其使用熱壓機(jī)直接對電極膜和電致動(dòng)膜進(jìn)行機(jī)械物理式的熱壓貼合裝配，以保證一定溫度下的裝配完成。但是，裝配成型后的該電致動(dòng)器成功率低、響應(yīng)性能較弱且不穩(wěn)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了提供一種裝配cah人工肌肉的澆鑄工藝方法，操作簡單，裝配效率高，受人為因素影響較小，并可以提升cah人工肌肉的響應(yīng)性能和穩(wěn)定性。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：第一步：在干燥模具中倒入已制備的cah人工肌肉的電極膜溶液；

第二步：將盛有電極膜溶液的干燥模具置于真空干燥箱中，設(shè)置參數(shù)：干燥溫度是60℃，干燥時(shí)間是5h，進(jìn)行干燥以至電極膜溶液粘稠；

第三步：將已制備的cah人工肌肉的電致動(dòng)膜溶液緩慢澆鑄于第二步得到的粘稠的電極膜上，直至表層均勻；

第四步：將第三步得到的盛電致動(dòng)膜溶液的干燥模具置于真空干燥箱中，并設(shè)置參數(shù)：干燥溫度60℃、真空度-0.09mpa、干燥時(shí)間17h，進(jìn)行真空干燥以至表層的電致動(dòng)膜溶液粘稠；

第五步：再次制備cah電致動(dòng)器的電極膜溶液，并將其緩慢澆鑄于第四步所得到的粘稠的電致動(dòng)膜表面上，直至均勻；

第六步：將第五步得到的澆鑄有電極膜溶液的干燥模具再次放入真空干燥箱中，并設(shè)置參數(shù)：溫度60℃、時(shí)間7h，進(jìn)行干燥以至最表層的電極膜溶液完全干燥，形成膜；

第七步：待干燥模具內(nèi)的三層澆鑄膜溶液完全干燥成膜后，取出并進(jìn)行裁剪，進(jìn)而獲得符合尺寸且性能穩(wěn)定、一致的cah人工肌肉。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：針對裝配cah人工肌肉的工藝方法，采用直接澆鑄法，即直接將電致動(dòng)膜溶液和電極膜溶液，相互澆鑄到彼此表層上的新裝配工藝方法。這能夠最大限度地減少在cah人工肌肉的裝配過程中，人為因素對其響應(yīng)性能的不穩(wěn)定影響。不同于傳統(tǒng)的熱壓貼合工藝，直接澆鑄法是將電致動(dòng)膜和電極膜的干燥成膜與cah人工肌肉的裝配過程組合到一起，實(shí)現(xiàn)了成膜和裝配同時(shí)完成，進(jìn)而提高了裝配效率。同時(shí)，該工藝方法消除了膜在人為貼合過程中所產(chǎn)生的二次應(yīng)力，并降低了由于裝配不對稱而引起的響應(yīng)性能差別。本發(fā)明的直接澆鑄工藝方法，操作簡單、性能優(yōu)良，提升了cah人工肌肉整體的響應(yīng)性能與穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的裝配工藝流程圖；

圖2是本發(fā)明的cah人工肌肉結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

本發(fā)明的一種裝配cah人工肌肉的澆鑄工藝流程圖，如圖1所示，主要由制備電極膜溶液、恒溫干燥、判斷表層粘稠度、制備電致動(dòng)膜溶液、表層澆鑄、真空干燥、成膜后裁剪成型等七步完成。cah人工肌肉是由一片電致動(dòng)膜和兩片電極膜組成，如圖2所示，兩片電極膜1分別覆蓋在電致動(dòng)膜2的兩側(cè)，貼合形成類似于“三明治”結(jié)構(gòu)的電致動(dòng)器。

澆鑄底部電極層，將制備好的cah人工肌肉的電極膜溶液緩慢傾倒于干燥模具中，放入真空干燥箱進(jìn)行恒溫干燥，設(shè)置參數(shù)為：溫度60℃、干燥時(shí)間5h。該干燥溫度與cah人工肌肉的電極膜溶液的制備溫度保持相同，并調(diào)整電極層的干燥時(shí)間，使干燥后的電極層處于粘稠半干狀態(tài)，即電極層表面仍然膠著濕潤但是傾斜干燥模具時(shí)，電極膜溶液不再發(fā)生流動(dòng)。粘稠半干狀態(tài)的電極層不會(huì)被即將澆鑄的電致動(dòng)層溶液沖散，也不會(huì)與其逐漸發(fā)生相互融合的溶脹現(xiàn)象，致使下一步澆鑄中間電致動(dòng)層在完成真空干燥后，能夠成功實(shí)現(xiàn)明顯的膜分層結(jié)構(gòu)。

澆鑄中間電致動(dòng)層，將事先制備好的cah人工肌肉的電致動(dòng)膜溶液緩慢、均勻地澆鑄在呈粘稠半干狀態(tài)的電極膜上，注意澆鑄速度不宜過快，以免破壞到電極膜層。將澆鑄完畢的干燥模具放入真空干燥箱中，并設(shè)置參數(shù)：溫度60℃、真空度-0.09mpa、時(shí)間17h，進(jìn)行真空干燥。該干燥溫度與cah人工肌肉的電致動(dòng)膜溶液的制備溫度保持相同，并調(diào)整電致動(dòng)層的干燥時(shí)間，使干燥完成后的電致動(dòng)層表面半干粘稠。此處設(shè)置真空干燥箱的真空度，使得干燥箱內(nèi)形成負(fù)壓，致使均勻分散在電致動(dòng)膜溶液內(nèi)的氣泡，逐漸上浮并最終破裂在溶液表面，進(jìn)而使得澆鑄電致動(dòng)層的內(nèi)部均勻、表面平整光滑、整體響應(yīng)性能優(yōu)良。

澆鑄頂部電極層，再次將事先制備好的cah人工肌肉的電極膜溶液緩慢澆鑄于膠著濕潤的電致動(dòng)膜上，然后放入真空干燥箱中進(jìn)行最后的恒溫干燥處理，并設(shè)置參數(shù)為：溫度60℃、干燥時(shí)間7h。該干燥溫度同樣與cah人工肌肉的電極膜溶液的制備溫度保持一致，并調(diào)整其干燥時(shí)間，使得頂部電極層能夠完全干燥成膜，進(jìn)而成功實(shí)現(xiàn)人工肌肉電致動(dòng)器的膜分層結(jié)構(gòu)。

待真空干燥箱中，干燥模具內(nèi)三層澆鑄的膜溶液在完全干燥成膜后，取出并裁剪成型，進(jìn)而得到符合尺寸、性能穩(wěn)定的cah人工肌肉。

本發(fā)明的具體工作原理：直接澆鑄法能夠?qū)㈦娭聞?dòng)膜溶液與電極膜溶液，相互澆鑄到彼此的表面上，由于液態(tài)的流動(dòng)性，兩種膜溶液互相填滿了彼此表層的小凹坑，使得電致動(dòng)膜與電極膜表面達(dá)到最大程度的契合，降低了因裝配而導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力。同時(shí)cah人工肌肉的整個(gè)裝配過程，伴隨在膜溶液的干燥成型過程中，從而實(shí)現(xiàn)了人工肌肉的內(nèi)部膜結(jié)構(gòu)相互間連接緊密，進(jìn)一步增強(qiáng)了其整體的致動(dòng)性能。

更為簡單描述本發(fā)明的主要方法步驟是：

(1)制備cah人工肌肉的電極膜溶液，準(zhǔn)確平穩(wěn)地傾倒于干燥模具中；

(2)將盛有電極膜溶液的干燥模具置于真空干燥箱中，并設(shè)置參數(shù)：溫度60℃、時(shí)間5h，進(jìn)行干燥以致電極膜溶液粘稠；

(3)制備cah人工肌肉的電致動(dòng)膜溶液，取出真空干燥箱中盛有電極膜溶液的干燥模具，進(jìn)而將電致動(dòng)膜溶液緩慢澆鑄于粘稠的電極膜上，致表層均勻；

(4)將盛電致動(dòng)膜溶液的干燥模具置于真空干燥箱中，并設(shè)置參數(shù)：溫度60℃、真空度-0.09mpa、時(shí)間17h，進(jìn)行真空干燥以致表層的電致動(dòng)膜溶液粘稠；

(5)取出真空干燥箱中經(jīng)過澆鑄電致動(dòng)膜溶液的干燥模具，再次制備cah電致動(dòng)器的電極膜溶液，進(jìn)而將其緩慢澆鑄于粘稠的電致動(dòng)膜表面上，致均勻；

(6)將澆鑄有電極膜溶液的干燥模具再次放入真空干燥箱中，并設(shè)置參數(shù)：溫度60℃、時(shí)間7h，進(jìn)行干燥以致最表層的電極膜溶液完全干燥，致成膜；

(7)待真空干燥箱中模具內(nèi)三層澆鑄膜溶液完全干燥成膜后，取出并進(jìn)行裁剪，進(jìn)而獲得符合尺寸且性能穩(wěn)定、一致的cah人工肌肉。