[实用新型]一种基于离子聚合物金属复合物的有限转角装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种转轴转角装置，尤其是涉及一种基于离子聚合物金属复合物的有限转角装置。 

背景技术

离子聚合物金属复合物是一种离子型的电致动聚合物，由于离子聚合物金属复合物材料具有质量轻、质地柔软、有弹性、响应速度快等特点，而且在低电压激励下可产生较大变形以及较好的生物兼容性，因此近几年成为了研究热点。 

在外加电场的作用下，离子聚合物金属复合物材料内部的离子会带动水分子发生迁移而导致沿厚度方向形成压力差产生变形。目前关于离子聚合物金属复合物的研究主要集中在改善离子聚合物金属复合物的性能，以及对其的控制方面，而对其应用的研究却很少。从目前已发表的文献来看，其应用研究主要集中在驱动器方面，而将离子聚合物金属复合物作为驱动器用于有限转角装置的研究更少。传统的有限转角的装置大多是利用电磁驱动，存在整体结构复杂、质量大而且有明显噪音等缺点。 

公开号为CN102748441A的中国专利提供一种在丝杠上作直线运动的丝母带动连杆实现转动构件的有限转角运动，但存在结构质量重，机构之间运动的传递使得能量的利用效率降低。 

公开号为CN101345459A的中国专利申请提供一种新型有限转角电动机，采用无刷电磁结构，体积小，质量轻，但材料的要求较高而且结构复杂，造价高。 

发明内容

本实用新型的目的是提供结构简单、能量利用效率高、噪声小、空间利用率高的一种基于离子聚合物金属复合物的有限转角装置。 

本实用新型设有电源控制器、驱动器、电极、限位件、转轴和转轴支撑体； 

电源控制器通过导线与电极连接，电极固定于转轴支撑体上，驱动器与电极连接，限位件下端与驱动器间隙配合，限位件上端与转轴连接，转轴与转轴支撑体转动配合；所述驱动 器为离子聚合物金属复合物驱动器。 

所述驱动器可为长方形、半圆形或三角形片状驱动器，由离子聚合物金属复合物的膜层组合构成。 

所述电极可为铜电极。 

所述限位件可为L字形杆、圆弧形杆等不同形状的限位件，限位件设有限位槽，所述驱动器一端位于该限位槽中。 

所述转轴支撑体可为绝缘材料的圆管状或其他几何状的转轴支撑体，内设轴承，所述转轴通过轴承与转轴支撑体转动配合。 

所述驱动器、电极和限位件共同构成驱动装置，驱动装置的数量最好设2～4组，以所述转轴为基准，各组驱动装置对称设置。 

所述离子聚合物金属复合物是由离子交换树脂（有全氟磺酸基的离子交换膜以及全氟羧基的离子交换膜等）与贵金属（如铂、银等）电极组成的复合材料，可以通过化学镀的方法获得。下面给出离子聚合物金属复合物的制备方法： 

1）Nafion离子交换膜的预处理： 

裁剪50mm×10mm左右的Nafion膜片，用细砂纸（1500#）在其表面均匀打磨。打磨完成放入去离子水中超声清洗0.5h，然后将膜放入0.5mol/L的稀硫酸中80°煮1h，取出膜，用去离子水反复清洗，并在去离子水中加热煮沸30min，取出膜，放入双氧水（15%）中加热煮沸30min，再用去离子水清洗，加热煮沸30min，以使膜充分溶胀，清洗预处理完毕。 

2）离子交换过程： 

配置好含Pt浓度为2mg/ml的铂氨复合物([Pt(NH₃)₄]Cl₂)，Pt的含量根据所镀Nafion膜的面积计算，一般每1cm²面积Nafion膜上至少有3mg的Pt。对于面积为10cm²的Nafion膜，至少需要15ml的2mg/ml的铂氨复合物([Pt(NH₃)₄]Cl₂)水溶液。在浸泡的过程中，向溶液中添加1/3ml氨水溶液(5%NH₃·H₂O)来中和，在室温，密闭的条件下将膜浸泡于混合溶液中3h以上（通常放整晚）。（保证膜上3mg/cm²的Pt，1cm²对应1/30ml的氨水） 

3）一次金属还原过程：