[发明专利]一种制备基于PVC-gel薄膜扑翼飞行机构的方法

说明书

本发明公开了一种PVC‑gel薄膜制备方法及PVC‑gel薄膜扑翼飞行机构及其制备方法，包括扑翼翅膀和硅橡胶骨架，扑翼翅膀采用PVC‑gel薄膜制成，PVC‑gel薄膜的上下对应设置有正极和负极，PVC‑gel薄膜贯穿设置在硅橡胶骨架上构成柔性扑翼飞行机构，通过对正极和负极施加方波电压调节扑翼翅膀的煽动频率。本发明结构简单、可控性强、可控煽动频率，通过对正极和负极施加方波电压调节扑翼翅膀的煽动频率，在加电过程中基本不产生噪声。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种基于PVC-gel薄膜在电场中蠕变发生弯曲变形原理的柔性扑翼飞行机构及其制备方法和制备PVC-gel薄膜的方法。

背景技术

扑翼是一种模仿鸟类和昆虫飞行，基于仿生学原理设计制造的新型飞行器类型的重要结构。扑翼飞行机构与固定翼和旋翼飞行相比，具有独特的优点：如原地或小场地起飞，极好的飞行机动性和空中悬停性能以及飞行费用低廉，可以用很小的能量进行长距离飞行，因此更适合在长时间无能源补充及远距离条件下执行任务。加州理工学院与AeroVironment公司等单位共同研制的“Microbat”微型扑翼飞行器是最早的电动微型扑翼飞行器，它是一种仿生飞行方式的微型扑翼飞行器，它机翼的形状是模仿昆虫的翅膀，用微型机电系统MEMS(Micro Electro Mechanical System)技术加工制作成的。荷兰的Delft大学研制的“Delfly”微型扑翼飞行器，它的外观看起来像一只大蜻蜓，其机翼由两对翅膀组合而成，其质量为17g，具有X 翼结构和V型尾翼，可以自由越过障碍物并进行慢飞。但目前扑翼飞行机构的驱动基本是由电动或者气动驱动，需要相应的的复杂装备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、可控性强、可控煽动频率的扑翼飞行机构以及PVC-gel薄膜制备方法和基于PVC-gel薄膜扑翼飞行机构的制备方法。

本发明采用以下技术方案：

一种基于PVC-gel薄膜的扑翼飞行机构，包括扑翼翅膀和硅橡胶骨架，扑翼翅膀采用 PVC-gel薄膜制成，PVC-gel薄膜的上下对应设置有正极和负极，PVC-gel薄膜贯穿设置在硅橡胶骨架上构成柔性扑翼飞行机构，通过对正极和负极施加方波电压调节扑翼翅膀的煽动频率。

具体的，正极为金属萡片，负极为碳纳米管薄膜且与PVC-gel薄膜形状相同。

进一步的，PVC-gel薄膜的形状为流线型长条状。

进一步的，金属萡片的厚度为100～500μm，碳纳米管薄膜的厚度为20～50μm。

具体的，PVC-gel薄膜的厚度为200～600μm。

具体的，方波电压的频率为1～20Hz，电压为0～500V。

一种基于PVC-gel薄膜扑翼飞行机构的制备方法，包括以下步骤：

S1、切割金属萡片作为正极；

S2、裁剪碳纳米管薄膜制成负极；

S3、配制PVC溶液通过3D打印技术制成PVC-gel薄膜，采用柔性材料通过3D打印或浇筑制成硅橡胶骨架；

S4、将步骤S2制备的碳纳米管薄膜、步骤S3制备的PVC-gel薄膜和步骤S1制备的金属萡片通过步骤S3制备的PVC溶液粘接在一起构成扑翼翅膀，装入步骤S3制备的硅橡胶骨架上制成柔性扑翼飞行机构。

具体的，步骤S4中，配制PVC溶液具体为：

以聚氯乙烯、己二酸丁二酯和四氢呋喃为原料；己二酸丁二酯和四氢呋喃按质量比1： (2～4)混合均匀，然后加入聚氯乙烯颗粒，聚氯乙烯和己二酸丁二酯的质量比为1：(1～4)，然后经磁力搅拌1～2h混合，至聚氯乙烯颗粒在混合溶液中充分溶解并均匀分散制成PVC溶液。