[发明专利]一种电控软执行器及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种电控软执行器及其制备方法与应用，所述电控软执行器有导电层，导电层至少包括导电层一和导电层二，导电层一和导电层二间设有电响应液晶聚合物层，相邻导电层间未加电压时，电响应液晶聚合物层内部的液晶分子指向矢排列方式为展区排列。所述电控软执行器仅通过施加电压改变液晶分子指向矢，即可使电响应液晶聚合物层形变，通过电压的开关达到弯曲和平坦状态的转换。

技术领域

本发明涉及软体执行器技术领域，尤其是涉及一种电控软执行器及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，软体机器人发展十分迅速，与传统刚性机器人不同，使用刺激响应弹性材料的软机器人可以产生连续形状变形，结构柔软度高，在软体执行器、机械手臂、人工肌肉等领域有着广阔的研究和应用前景。现今，在聚合物致动器中，包括有热驱动型和光驱动型。然而，一般热驱动会产生大量热，极大地限制了软执行器的应用；光驱动大多需要特定波长的光，应用范围较小。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电控软执行器，具有使用方便、应用范围广的特点。

本发明还提供了一种电控软执行器的制备方法。

本发明还提供了上述电控软执行器的应用。

本发明的第一方面，提出了一种电控软执行器，包括有导电层，所述导电层至少包括导电层一和导电层二，所述导电层一和导电层二间设有电响应液晶聚合物层，相邻导电层间未加电压时，所述电响应液晶聚合物层内部的液晶分子指向矢排列方式为展区排列。

根据本发明实施例的一种电控软执行器，至少具有以下有益效果：所述电控软执行器在不产生任何热量的情况下，仅通过施加电压改变液晶分子指向矢，即可使电响应液晶聚合物层形变，通过电压的开关达到弯曲和平坦状态的转换。

具体为：导电层一和导电层二间施加电压(可为：将导电层一和导电层二分别接入电源的两极，加电)，电响应液晶聚合物层中的液晶分子在电场的作用下应平行于电场排列，由于液晶分子初始排布为展区排列，液晶分子的指向矢不同，分子转动角度不同。平行排布的液晶分子转动角度大，变形量较大，垂直排布的液晶分子转动角度小，变形量较小，电响应液晶聚合物层的两侧表面弯曲程度不同，导致电响应液晶聚合物层弯曲，所述电控软执行器呈现卷曲的状态。关闭电场后，无外界作用力和能量，液晶分子会恢复初始状态，所述电控软执行器恢复初始平坦状态。

本发明公开的电控软执行器，无需热驱动或光驱动，由电直接控制且无热量产生，在热绝缘的条件下，仅通过施加较低电压改变液晶分子指向矢，使电响应液晶聚合物层产生较大的弯曲变形，达到弯曲和平坦状态的转换，根据人为需要控制驱动，更为方便，尤其是应用于便携式设备，因此使用方便、应用范围广，在软体执行器、机械手臂、人工肌肉等领域有着广阔的研究和应用前景。

在本发明的一些实施方式中，所述电控软执行器还包括有电源组件，所述导电层一和所述导电层二分别与所述电源组件电性连接。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述电源组件包括有交流电源及串联在交流电源上的电压控制器。

在本发明的一些实施方式中，所述电响应液晶聚合物层为液晶聚合物网络层。

在本发明的一些实施方式中，所述电响应液晶聚合物层的原料包括有液晶单体混合物、光诱发剂和阻聚剂。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述液晶单体混合物与所述光诱发剂的质量份数之比为(85-98):(1-2)。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述光诱发剂和所述阻聚剂的质量份数之比为(1-2):(0.01-0.03)。

在本发明的一些更优选的实施方式中，所述液晶单体混合物包括有双丙烯酸酯液晶单体和单丙烯酸酯液晶单体。