This work was partially funded by the Swiss National Science Foundation, grant 200020-153122. The authors wish to thank the member&#8217;s of our soft transducers group &#8211; past and present &#8211; for their contribution to the refining of our fabrication process flow.

1. سيليكون غشاء الإنتاج <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الذبيحه طبقة الصب <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع ورقة 400 ملم طويلة من جودة عالية 125 PET ميكرون سميكة من لفة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يعد حل الذبيحة (5٪ حمض بولي الاكريليك في الأيسوبروبانول بالوزن): مزيج معا 32 غرام من الأيسوبروبانول و 8 غرام من بولي محلول حمض الاكريليك (25٪ في الماء) في 50 مل أنبوب بلاستيكي. هز جيدا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنظيف الركيزة PET مع مناديل الوبر مجانا مشربة الأيسوبروبانول. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنظيف الجدول فراغ مع مناديل الوبر مجانا مشربة الأيسوبروبانول. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع الركيزة PET على الطاولة فراغ وبدوره على مضخة فراغ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تفقد البصر الجدول فراغ لضمان عدم وجود جزيئات الغبار الكبيرة محاصرون بين الجدول فراغ والركيزة PET. كرر الخطوات التنظيف السابقة إذا تم تحديد جزيئات الغبار. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنظيف السطح العلوي للالركيزة PET مع مناديل الوبر مجانا مشربة الأيسوبروبانول. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع الملف الشخصي قضيب لpplicator على المغطي الفيلم التلقائي وضبط سرعة الطلاء إلى 5 ملم / ثانية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع 2 مل من محلول طبقة الأضاحي أمام قضيب الشخصي وبدء تشغيل الجهاز المغطى. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عندما وصلت قضيب الشخصي نهاية PET الركيزة رفع عليه للخروج من المغطي وتنظيفه عن طريق المسح مع محو غارقة في الماء الساخن خالية من الوبر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> سحب قضيب فيلم ولكن ترك فراغ مضخة التشغيل وترك الركيزة PET على لوحة فراغ. السماح للطبقة تجف في الهواء لمدة 2 دقيقة. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> سيليكون صب الغشاء <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> سخن الفرن إلى 80 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 15 غرام من قاعدة السيليكون و 1.5 غرام من عبر رابط إلى وعاء الخلط. إضافة 10 غرام من السيليكون المذيبات لتقليل اللزوجة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مزج الخليط سيليكون مع خلاط الكواكب. استخدام خلط دورة 2 دقيقة في 2000 دورة في الدقيقة، بالإضافة إلى دورة التفريغ 2 دقيقة في 2200 دورة في الدقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين ارتفاع قضيب العالمي إلى 225 ميكرون. وضع قضيب في أعلى ورقة PET ومجموعة تيانه فيلم سرعة قضيب إلى 3 ملم / ثانية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نقل 15 مل من خليط السيليكون من وعاء الخلط إلى الركيزة PET مع حقنة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدء قضيب التلقائي لتطبيق السيليكون على الركيزة PET كاملة (الشكل 4A). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إيقاف المضخة والانتظار لمدة 5 دقائق للسماح للتتبخر المذيبات من طبقة صوت. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نقل الغشاء على لوحة زجاجية ووضعه في الفرن لمدة 30 دقيقة في 80 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنظيف قضيب وصفيحة فراغ مع مناديل خالية من الوبر مشربة الأيسوبروبانول. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد 30 دقيقة، وإزالة غشاء من الفرن، ويترك ليبرد في RT لمدة 5 دقائق أخرى، وتغطية ذلك مع احباط PET رقيقة لحماية السطح من الملوثات. </li></ol></li></ol> 2. إطلاق وPrestretching من الأغشية المرنة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Prestretch دعم تلفيق <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع مستطيل بحجم A4 من لفة الجافة نقل سيليكون لاصق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة أحد سو الأغطية الواقية من جفاف نقل سيليكون لاصق ويدويا تطبيق لاصق على فيلم الشفافية A4، مع الحرص على تجنب تشكيل فقاعات أثناء التطبيق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع نمط الدعم prestretch في الفيلم الشفافية المغطاة لاصقة باستخدام الحاسب الآلي. (CNC) ليزر حفارة (الشكل 4B) وفقا لبروتوكول الشركة الصانعة. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> غشاء دعم تلفيق <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع 500 مم 290 مم مستطيل في لفة الجافة نقل سيليكون لاصق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قشر بعيدا واحدة من الأغطية الواقية من جفاف نقل سيليكون لاصق وصفح احباط على 3 مم بولي سميكة (ميتاكريليت الميثيل) (PMMA) لوحة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في إطار PMMA، وقطع حلقات من 52 مم خارج القطر و 44 ملم داخل القطر التي ستكون بمثابة أصحاب الغشاء. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الإفراج الغشاء <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع غشاء يلقي سيليكون / PET الركيزة شطيرة من الخطوة 1 إلى دوائر بقطر 55 مم فيالعطر باستخدام الليزر حفارة CNC (الشكل 4B) وفقا لبروتوكول الشركة الصانعة وقشر بعيدا فيلم واقية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إصلاح يزر لقطع prestretch دعم على قطع سيليكون دائرة غشاء الجانب لاصقة أسفل، بحيث لاصقة على اتصال مع سطح السيليكون (الشكل 4C). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يعد حمام من الماء المغلي وغمر التجمع (غشاء السيليكون والدعم اللصق) في ذلك. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بينما المغمورة، برفق وببطء قشر الركيزة PET بعيدا عن غشاء السيليكون (الشكل 4D). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة غشاء السيليكون من حمام الماء واتركها لتجف في الهواء أو استخدام بندقية النيتروجين لتسريع عملية التجفيف. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> غشاء قياس سماكة وprestretch <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قياس سمك الغشاء مع تداخل الإرسال وفقا لبروتوكول الشركة الصانعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين prestretcher ليبلغ قطرها 45 ملم، ووضع prestrحفر غشاء الدعم السيليكون على الأصابع نقالة، الجانب اللاصق لأسفل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خفض الدعم prestretch بين الأصابع نقالة (الشكل 4E). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> زيادة قطر prestretcher إلى 58.5 ملم إلى prestretch EQUI-ثنائية المحور الغشاء بمعامل 1.3 (30٪ prestretch) عن طريق تدوير حلقة prestretcher بعكس اتجاه عقارب الساعة (الشكل 5). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة الفيلم غطاء من صاحب غشاء PMMA فضح لاصقة والعصا صاحب غشاء PMMA على سطح غشاء prestretched (الشكل 4F). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خفض حول الغشاء حامل لإزالة غشاء prestretched من نقالة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قياس سماكة النهائي للغشاء prestretched مع تداخل الإرسال. </li></ol></li></ol> 3. الزخرفة أقطاب المتوافقة بواسطة الطباعة وسادة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد الحبر موصل <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في 125 مل من البلاستيك خلاط الحاويات، ضع 0.8 ز الكربون الأسود ثإيث 16 ز الأيسوبروبانول و 6 كرات الصلب من 12 مم. خلط في 2000 دورة في الدقيقة لمدة 10 دقيقة في خلاط الكواكب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 4 ز سيليكون المطاط الصناعي جزء A، 4 ز جزء B، و 16 غرام الأيزو أوكتين. خلط في 2000 دورة في الدقيقة لمدة 10 دقيقة في خلاط الكواكب. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الإعداد لآلة الطباعة وسادة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تثبيت كليشيهات مع نمط القطب المطلوب على كتلة المغناطيسي (الشكل 4G). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ملء inkcup مع موصل القائمة على الحبر السيليكون. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع كتلة كليشيهات (كليشيهات ثابتة على كتلة المغناطيسي) على رأس inkcup شغل الحبر وتثبيت التجميع في الجهاز. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إصلاح لوحة سيليكون على الجهاز. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> المحاذاة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع لوحة اليجنر (الشكل 4H) على قاعدة الطابعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدء دورة الطباعة على آلة الطباعة وسادة، والتي سيتم تطبيقها في تصميم الكهربائي على لوحة اليجنر وفقا لبروتوكول الشركة الصانعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بصرياتفقد التداخل من القطب المطبوعة وهيكل إشارة محفورا من لوحة اليجنر. نقل المرحلة XY-θ لتصحيح أي اختلال. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنظيف لوحة اليجنر وطباعة القطب أخرى. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تفقد البصر المواءمة مع هيكل المرجعية والمضي موقف منصة والطباعة أقطاب حتى الحصول على تراكب مثالي من نمط المطبوعة على هيكل المرجعية (الشكل 4H). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> طباعة أقطاب المتوافقة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع غشاء prestretched على قاعدة الطابعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> على منصة آلة الطباعة، وإطلاق دورة الطباعة للقضاء القطب على أعلى الجانب غشاء (الشكل 4I). ختم غشاء مرتين للتأكد من سمك القطب كاف من حوالي 4 ميكرون. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة غشاء من قاعدة الطابعة، وضع غشاء prestretched المقبل على قاعدة الطابعة وتكرار عملية الطباعة حتى عن ذاكرة prestretchedوختم الأغشية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع الأغشية مع القطب ختمها في الفرن على 80 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد 30 دقيقة، وإزالة الأغشية من الفرن. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مكان واحد من الأغشية المطبوعة رأسا على عقب على قاعدة الطابعة، وفضح الجانب الخلفي الغشاء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدء دورة الطباعة على نمط القطب السفلي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة غشاء من قاعدة الطابعة، وضع غشاء المقبل على قاعدة الطابعة وتكرار عملية الطباعة حتى يتم ختمها جميع أغشية على كلا الجانبين. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع الأغشية في الفرن على 80 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة لعبور الارتباط القطب السفلي. </li></ol></li></ol> 4. إنشاء التوصيلات الكهربائية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إطارات قطع المحرك التي من شأنها أن تكون بمثابة عقد الإطار لالمحرك في نفس لوحة PMMA تستخدم لصاحب الغشاء (راجع 2.2) باستخدام الليزر CNC. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قشر قبالة دعم لاصق على الجزء العلوي من الإطار المحرك. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تطبيق 18 مم × 2.5 مم قطعة من الشريط موصل على جزء من الإطار المحرك التي سوف تأتي في اتصال مع القطب السفلي، وأضعاف ذلك إلى جانب الإطار إلى توفير الاتصال الكهربائية (الشكل 3). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حرك إطار المحرك داخل حامل الغشاء، ثم اضغط بلطف الغشاء مع الأصابع إلى عصا لاصقة من الإطار المحرك. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مع مشرط، وقطع غشاء على الحدود بين صاحب الغشاء والإطار المحرك وإزالة السابق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تطبيق قطعة ثانية من 18 ملم × 2.5 ملم موصل الشريط على منطقة الاتصال من القطب العلوي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع سلك على كل قطعة من شريط موصل لإجراء اتصال الكهربائية. قم بتوصيل السلكين لمصدر الجهد العالي، وتطبيق 2 هرتز إشارة مربع من 2 كيلو فولت السعة. مراقبة التوسع الدوري للجهاز. </li></ol>

<ol>
	<li>Pelrine, R., Kornbluh, R., Pei, Q., Joseph, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-speed+electrically+actuated+elastomers+with+strain+greater+then+100&#37;.">High-speed electrically actuated elastomers with strain greater then 100&#37;.</a> Science. 287 (5454), 836-839 (2000).</li><li>Keplinger, C., Li, T., Baumgartner, R., Suo, Z., Bauer, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Harnessing+snap-through+instability+in+soft+dielectrics+to+achieve+giant+voltage-triggered+deformation.">Harnessing snap-through instability in soft dielectrics to achieve giant voltage-triggered deformation.</a> Soft Matter. 8 (2), 285-288 (2012).</li><li>B&#246;se, H., Fuss, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+dielectric+elastomer+sensors+for+compression+load+detection.">Novel dielectric elastomer sensors for compression load detection.</a> Proc. of SPIE. 9056, 905614 (2014).</li><li>Koh, S., Keplinger, C., Li, T., Bauer, S., Suo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dielectric+Elastomer+Generators:+How+Much+Energy+Can+Be+Converted?.">Dielectric Elastomer Generators: How Much Energy Can Be Converted?.</a> IEEE. ASME. Trans. Mechatron. 16 (1), 33-41 (2012).</li><li>Carpi, F., Frediani, G., Turco, S., De Rossi, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioinspired+Tunable+Lens+with+Muscle-Like+Electroactive+Elastomers.">Bioinspired Tunable Lens with Muscle-Like Electroactive Elastomers.</a> Adv. Funct. Mater. 21 (21), 4152-4158 (2011).</li><li>Anderson, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+thin+membrane+artificial+muscle+rotary+motor.">A thin membrane artificial muscle rotary motor.</a> Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. 98 (1), 75-83 (2010).</li><li>Akbari, S., Shea, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+array+of+100um+x+100um+dielectric+elastomer+actuators+with+80%+strain+for+tissue+engineering+applications.">An array of 100um x 100um dielectric elastomer actuators with 80% strain for tissue engineering applications.</a> Sens. Actuators A-Phys. 186, 236-241 (2012).</li><li>Jordi, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large+planar+dielectric+elastomer+actuators+for+fish-like+propulsion+of+an+airship.">Large planar dielectric elastomer actuators for fish-like propulsion of an airship.</a> Proc. SPIE. 7642, 764223 (2010).</li><li>Maffli, L., Rosset, S., Ghilardi, M., Carpi, F., Shea, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafast+all-polymer+electrically+tuneable+silicone+lenses.">Ultrafast all-polymer electrically tuneable silicone lenses.</a> Adv. Funct. Mater. 25 (11), (2015).</li><li>Rosset, S., Maffli, L., Houis, S., Shea, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+instrument+to+obtain+the+correct+biaxial+hyperelastic+parameters+of+silicones+for+accurate+DEA+modeling.">An instrument to obtain the correct biaxial hyperelastic parameters of silicones for accurate DEA modeling.</a> Proc. SPIE. 9056, 90560M (2014).</li><li>Rosset, S., Shea, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flexible+and+stretchable+electrodes+for+dielectric+elastomer+actuators.">Flexible and stretchable electrodes for dielectric elastomer actuators.</a> Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. 110 (2), 281-307 (2013).</li><li>Rosset, S., O&#8217;Brien, B., Gisby, T., Xu, D., Shea, H. R., Anderson, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-sensing+dielectric+elastomer+actuators+in+closed-loop+operation.">Self-sensing dielectric elastomer actuators in closed-loop operation.</a> Smart Mater. Struct. 22 (10), 104018 (2013).</li><li>Rosset, S., Shea, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+fast,+reliable,+and+manufacturable+DEAs:+miniaturized+motor+and+Rupert+the+rolling+robot.">Towards fast, reliable, and manufacturable DEAs: miniaturized motor and Rupert the rolling robot.</a> Proc. SPIE. 9430, (2015).</li><li>Poulin, A., Rosset, S., Shea, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+compression+of+small+cell+population:+Harnessing+stress+in+passive+regions+of+dielectric+elastomer+actuators.">Toward compression of small cell population: Harnessing stress in passive regions of dielectric elastomer actuators.</a> Proc. SPIE. 9056, 90561Q (2014).</li><li>McKay, T., Rosset, S., Anderson, I., Shea, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dielectric+elastomer+generators+that+stack+up.">Dielectric elastomer generators that stack up.</a> Smart Mater. Struct. 24 (1), 015014 (2015).</li><li>Araromi, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rollable+Multisegment+Dielectric+Elastomer+Minimum+Energy+Structures+for+a+Deployable+Microsatellite+Gripper.">Rollable Multisegment Dielectric Elastomer Minimum Energy Structures for a Deployable Microsatellite Gripper.</a> IEEE. ASME. Trans. Mechatron. 20 (1), 438 (2015).</li><li>Romano, P., Araromi, O., Rosset, S., Shea, H., Perruisseau-Carrier, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tunable+millimeter-wave+phase+shifter+based+on+dielectric+elastomer+actuation.">Tunable millimeter-wave phase shifter based on dielectric elastomer actuation.</a> Appl. Phys. Lett. 104 (2), 024104 (2014).</li><li>Awasthi, K., Kamalakaran, R., Singh, A., Srivastava, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ball-milled+carbon+and+hydrogen+storage.">Ball-milled carbon and hydrogen storage.</a> Int. J. Hydrogen Energy. 27 (4), 425-432 (2002).</li><li>Leong, C. K., Chung, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+black+dispersions+as+thermal+pastes+that+surpass+solder+in+providing+high+thermal+contact+conductance.">Carbon black dispersions as thermal pastes that surpass solder in providing high thermal contact conductance.</a> Carbon. 41 (13), 2459-2469 (2003).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transmission+Measurements+of+Polymer+Thin+Films.">Transmission Measurements of Polymer Thin Films.</a> Ocean Optics application note. , (2014).</li><li>Lotz, P., Matysek, M., Schlaak, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+and+application+of+miniaturized+dielectric+elastomer+stack+actuators.">Fabrication and application of miniaturized dielectric elastomer stack actuators.</a> IEEE. ASME. Trans. Mechatron. 16 (1), 58-66 (2011).</li><li>Tepel, D., Hoffstadt, T., Maas, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+manufacturing+process+for+DEAP+stack-actuators.">Automated manufacturing process for DEAP stack-actuators.</a> Proc. SPIE. 9056, 905627 (2014).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

عملية التصنيع يمكن تلخيصها على النحو التالي. تبدأ من خلال تطبيق طبقة للذوبان في الماء الأضاحي على الركيزة PET المستخدمة في الصب من الغشاء. هذا يتجنب تشوه المفرط أثناء عملية الإفراج التي يمكن أن تلحق الضرر المحتمل الغشاء. ثم يتم محمل السيليكون في طبقة رقيقة والشفاء في الفرن. هو قطع ورقة A4 PET مع طلاء السيليكون إلى أقراص دائرية من 55 مم، وتمسك لدعم prestretch مرنة. يتم استخدام دعامات prestretch للتلاعب في الغشاء أثناء فترة الإفراج طبقة وprestretching الخطوات فداء. لفصل غشاء من الركيزة PET، وغمسها في الماء الساخن لإذابة طبقة فداء. هذه العملية تسمح للغشاء الذين سيتم اطلاق سراحهم دون الحاجة إلى سحب عليه بشكل كبير. وبمجرد أن الغشاء قائما بذاته، ويمكن prestretched. Prestretching يتكون في تمتد ميكانيكيا الغشاء في الطائرة قبل تحديد ذلك على عقد الإطارات. هذه الخطوة يولد فيقوات ternal الشد في الغشاء وضروري لفي الطائرة المحركات المطاط الصناعي عازلة، مثل المتظاهر يتم إنتاجها هنا. في البروتوكول، ونحن استخدام الجل ذو محورين تمتد، أي قيمة تمتد متساوية في كلا الاتجاهين في الطائرة. ومع ذلك، اعتمادا على التطبيق، تكوينات prestretching مختلفة يمكن استخدامها، مثل أحادي المحور (تمتد فقط على طول x أو y، بينما يسمح الغشاء للاسترخاء في الاتجاه الآخر)، أو متباين الخواص (قيم مختلفة على طول x و y). يتم استخدام تقنية تسمى لوحة الطباعة على وجه التحديد نمط القطب متوافقة على غشاء السيليكون prestretched، والذي يسمح لتحدد بدقة أقطاب مم الحجم على الغشاء. في هذه العملية، يتم تطبيق الحبر مع شفرة الطبيب على كليشيهات (لوحة الصلب الذي التصميم المراد طباعتها محفورا، وبعد ذلك التقطت من كليشيهات من قبل ختم سيليكون السلس قبل نقله إلى غشاء 13). أبداتصميم ذ يتطلب كليشيهات الخاصة به. ويمكن طلب هذه من الشركات المتخصصة، التي تنتج لهم من الرسم الالكتروني للهندسة. لجعل القطب موصل لمط، تفريق أسود الكربون في مصفوفة سيليكون بواسطة قوى القص باستخدام طحن الكرة، وهي تقنية معروفة لكسر التكتلات من الكربون الأسود ومتجانس تفريق مسحوق في مصفوفة البوليمر 18،19. عند الطباعة، من المهم أن تصميم وطباعة مع تحديد المواقع بدقة والتوجيه بالنسبة إلى الإطار الغشاء. للقيام بذلك، استخدم مرحلة الدقة XY-θ واليجنر. اليجنر هو قطعة من PMMA في نفس شكل إطار الغشاء ولديه تصميم القطب محفورا إلى سطحه باستخدام الليزر CNC. قبل الطباعة على الغشاء نحن الطباعة على لوحة المحاذاة للتحقق من المحاذاة. إذا لم تصميم مطبوع تطابق تصميم محفورا علينا أن نعدل مرحلة XY-θ حتى overl تصميمينا ف ب (الشكل 4H). في البروتوكول، أعلى وأسفل القطب لديهم نفس التصميم، وبالتالي فإن منصة آلة الطباعة يمكن يمسها بين التطبيقات من القطبين. ومع ذلك، في بعض الحالات، وهندستها أقطاب مختلفة عن القطب العلوي والسفلي. في هذه الحالة، في حين أن الأغشية في الفرن لعلاج من القطب العلوي (أي بين الخطوات 3.4.3 و3.4.4)، فمن الضروري إزالة كتلة كليشيهات (الجمعية التي تتكون من كليشيهات الذي عقد في مكان على كتلة المغناطيسي) مع المحبرة من آلة الطباعة وسادة. ثم، يجب أن يكون تبادل كليشيهات تثبيت لواحد مع تصميم القطب السفلي. لأنه قد تم نقل كتلة كليشيهات، فمن الضروري إجراء عملية محاذاة جديد (الخطوة 3.3) باستخدام لوحة اليجنر محفورا مع تصميم القطب الثاني. مرة واحدة يتم تطبيقها كل من الأقطاب الكهربائية، فإنها تحتاج إلى أن تكون متصلا إلى دائرة القيادة الخارجية التي تزود التهم وأو يشتغل. هناك حلول مختلفة لجعل التوصيلات الكهربائية بين الأقطاب المتوافقة والالكترونيات القيادة. هنا، يظهر طريقة مناسبة تماما لالنماذج، وذلك باستخدام إطارات المغطاة لاصقة وشريط موصل (الشكل 3). لإنتاج دفعة، واستخدام لوحات الدوائر المطبوعة مع منصات النحاس الاتصال الأقطاب يعتبر بديل افضل (انظر الشكل 10A للحصول على مثال جهاز المصنوع من PCB التجاري). استخدام المعدات التجارية أو المنتجات لأكثر من الخطوات من تدفق العملية. الاستثناءات هما قياس سمك الأغشية السيليكون والخطوات prestretching. لقياس سمك، استخدم الأبيض تداخل نقل الضوء محلية الصنع تتكون من مصدر الضوء الأبيض موازى (حجم البقعة &lt;1 مم) عبور الغشاء والتي جمعتها مطياف. فترة هامش تدخل من شدة الضوء المنقولة باعتباره فويستخدم nction من الطول الموجي لحساب سمك الغشاء 20. لاحظ أن أساليب أخرى يمكن استخدامها لقياس سماكة، ولكن يجب أن تكون غير مدمرة، ومثالي تماس لتجنب تشويه غشاء رقيق جدا. لprestretching الأغشية، واستخدام prestretcher شعاعي محلية الصنع، والتي تتكون من 8 أصابع المعدنية التي يمكن النازحين شعاعيا. لprestretch غشاء، يتم نقل الأصابع إلى الداخل بحيث يمكن أن يكون عالقا الدعم prestretch إلى أصابع نقالة (الشكل 4E). لprestretch الغشاء، يتم نقل الأصابع إلى الخارج، وبالتالي زيادة فعالية القطر من غشاء السيليكون، مما يؤدي إلى EQUI-ذو محورين prestretching من الغشاء. ترتبط ثمانية أصابع إلى بالطوق الذي يحدد الفصل شعاعي من الأصابع (الشكل 5) التناوب. وجود تدفق عملية فعالة وراسخة مثل تلك المعروضة هنا مهملتصنيع أجهزة استنساخه التي هي قوية ويمكن الاعتماد عليها. بالمقارنة مع شراء الأفلام مسبقة الصنع، صب أغشية رقيقة المطاط الصناعي يعطي الكثير من الحرية في التصميم، كما أنها تتيح اختيار والخياطة خصائص الأغشية إلى التطبيق. على سبيل المثال في حالة اللدائن سيليكون، وصلابة واستطالة عند الكسر يمكن اختيارها من قبل اختيار المنتجات مع مختلف طول السلسلة وكثافة عبر ربط، ويمكن أن تختلف سماكة عن طريق ضبط عملية الصب. النقطة الأخيرة تسمح على سبيل المثال لاختيار سمك الغشاء النهائي وprestretch بشكل مستقل، وهو غير ممكن مع الأفلام مسبقة الصنع. القدرة على وجه التحديد نمط القطب على نطاق صغير (سم إلى مم الفرعي) هو أيضا مطلب مهم لDEAS، كما تتكون معظم الأجهزة من المناطق النشطة والسلبية على نفس الغشاء. وهذا يعني أن شكل القطب لا بد من تحديد على وجه التحديد على الغشاء. بالإضافة إلى ذلك، كما يجب تطبيق أقطاب كهربائية على كلا الجانبينمن الغشاء، فمن الضروري لمحاذاة اثنين من أقطاب بالنسبة لبعضها البعض: بالإضافة إلى شكل محددة بدقة، الأقطاب كما يجب وضعه على وجه التحديد على الغشاء. عملية ختم المقدمة هنا تلبي هذين المطلبين. وعلاوة على ذلك، وسادة الطباعة هي عملية سريعة، ومطلوبة فقط بضعة ثوان لطباعة الكهربائي، ويمكن أن تكون المحركات بسهولة باستخدام هذه الطريقة المصنعة دفعة واحدة. على عكس الشحوم الكربون المستخدمة على نطاق واسع أو أقطاب مسحوق فضفاضة تطبيقها يدويا، نهجنا يؤدي إلى تعريف دقيق للأقطاب التي تعرض التصاق قوي لغشاء التي يتم تطبيقها. وهي مقاومة جدا للارتداء، ولا يمكن delaminated من الغشاء 13. على الرغم من أن لوحة الطباعة هو وسيلة اتصال، ويمكن استخدامها لتطبيق حبر على أغشية رقيقة سيليكون والهشة، لأن الجزء الوحيد القادمة في اتصال مع الغشاء هو ختم سيليكون لينة. ومع ذلك، هناك بعض stiction لا مفر منه بين الطابع والعشرينالبريد الغشاء، مما يسبب تشوه طفيف من الغشاء مرة واحدة يتحرك ختم الخلفي صعودا. إذا كان غشاء رقيق جدا، وهذا يمكن أن يؤدي إلى تمزق الغشاء. هذا يحد من فعالية تطبيق أسلوب الطباعة وسادة لأغشية أكثر سمكا من 10 ميكرون. لأغشية أرق، ينبغي أن تستخدم أساليب الزخرفة عدم الاتصال، مثل الطباعة النافثة للحبر. على الرغم من DEAS تم دراستها لأكثر من 15 عاما، أكثر من DEAS اليوم لا تزال مبنية على أفلام polyacrylate الجاهزة جنبا إلى جنب مع أقطاب الشحوم التطبيقية اليد. وقد تسببت هذه الأساليب اليد التي قدمت DEAS أن يبقى في الغالب في حالة نماذج المختبر، مع اعتماد محدود من جانب الصناعة، على الرغم من الأداء المثير للDEAS من حيث السلالة واستهلاك الطاقة. على الرغم من أن عمليات تصنيع موثوقة تم نشرها بالفعل، فإنها تهم صناعة unprestretched، المحركات مقلص مكدسة تم الحصول عليها مع الاجهزة مخصصة الآلي 21،22. العلاقات العامةocess تدفق نقدم هنا هو عملية لجميع الأغراض متعددة الاستخدامات التي تصف كل من الخطوات الهامة اللازمة لافتعال DEA، والتي يمكن بسهولة تطبيقها لتناسب التطبيق الهدف المحدد.

محولات المطاط الصناعي عازلة (DETs) هي أجهزة الناعمة التي تتكون من غشاء عازل من اللدائن المرنة (عادة 10-100 ميكرون سميكة)، تقع بين قطبين المتوافقة، وبالتالي تشكيل مكثف مطاطي 1. DETs يمكن استخدام المحركات قادرة على إنتاج سلالات كبيرة جدا (وقد ثبت تصل إلى 1700٪ سلالة السطح) 2، وأجهزة استشعار الضغط لينة 3، أو مولدات القوة الناعمة إلى 4. عندما تستخدم المحركات، يتم تطبيق الجهد بين القطبين. القوة الكهروستاتيكية ولدت وساقيها وغشاء عازل، والحد من سماكة، وزيادة مساحة سطحه (الشكل 1) 1. بالإضافة إلى المحركات، ونفس الهيكل الأساسي (رقيقة الغشاء المطاط الصناعي وأقطاب لمط) ويمكن استخدام أجهزة الاستشعار سلالة أو حصاد الطاقة، والاستفادة من تغير السعة الناجم عن تشوه الميكانيكية. سلالات كبيرة تم إنشاؤها بواسطة عازل المطاط الصناعي لctuators (DEAS) وطبيعتها الناعمة والمتوافقة قد استخدمت للعديد من التطبيقات، مثل العدسات الانضباطي كهربائيا 5، والمحركات الدوارة 6، تشوه أجهزة الخلوي الثقافة 7، والدفع من الحيوية مستوحاة من الأسماك مثل المنطاد 8. ذكرت معظم DETs في الأدبيات استخدام الملكية الاكريليك فيلم المطاط الصناعي من 3M اسمه بنك فيرجين للصحة كما غشاء المطاط الصناعي عازلة، لأنه قد تم أظهرت أن تظهر سلالات يشتغل كبيرة جدا 1. توافر هذه المواد في شكل الفيلم هو أيضا عامل رئيسي في استخدام على نطاق واسع لتطبيقات ديت، على الرغم من (سلالة يشتغل جانبا)، أن لديها عددا من العوائق الهامة، مثل الخسائر الميكانيكية واللزجة زحف التي تحد من سرعة استجابتها وتتراوح درجة حرارة التشغيل صغير، والميل للتمزق. في المقابل، اللدائن سيليكون يمكن أن تستخدم أيضا غشاء عازل للDETs، مما أدى إلى الأجهزة مع سرعة استجابة أسرع 1000 مرةمن اللدائن الاكريليك، بسبب الخسائر الميكانيكية بهم أقل بكثير 9. وبالإضافة إلى ذلك، فهي متوفرة في مجموعة كبيرة من القسوة، والذي يعطي حرية التصميم الإضافية. ومع ذلك، وعادة ما تباع السيليكون في شكل قاعدة لزج، والتي يجب أن تطبق في أغشية رقيقة لاستخدامها في DETs. ومع ذلك، وهذا يوفر حتى الآن درجة إضافية من الحرية، وسمك الغشاء يمكن اختيار بحرية ولا تفرض من قبل الشركة المصنعة، كما هو الحال بالنسبة للأفلام ولم يضف. ويظهر هذا البروتوكول تلفيق من المطاط الصناعي المحرك عازلة. ومع ذلك، فإنه يمكن تطبيقها أيضا مع قليل من دون تعديل لتصنيع محولات المطاط الصناعي عازلة بمعنى أوسع، بما في ذلك أجهزة حصاد الطاقة وأجهزة استشعار الضغط. نقدم هنا طريقة لمساحة كبيرة (A4) صب رقيقة الأفلام (10-100 ميكرون) سيليكون على ركائز PET مرنة المغلفة بطبقة فداء للذوبان في الماء. طبقة الأضاحي يقلل من مسا القواتuired لفصل غشاء السيليكون من الركيزة، وبالتالي تقليل التشوه الميكانيكي للغشاء خلال الإصدار. تشوه الفيلم يمكن أن يؤدي إلى الخواص الميكانيكية متباين الخواص بسبب التوتر الناجم عن تليين (مولينز المفعول) 10، وبالتالي يجب تجنبها. الأقطاب هي العنصر الرئيسي الثاني لديت. ويتمثل دورهم في توزيع الشحنات الكهربائية على سطح الغشاء من اللدائن المرنة. لإنتاج المحرك موثوق بها، ويجب أن تكون الأقطاب قادرة على تحمل الضغوط المتكررة أعلى من 20٪ بدون تكسير، مهينة، delaminating، أو فقدان الموصلية. وعلاوة على ذلك، يجب أن تكون متوافقة حتى لا تشديد ميكانيكيا هيكل 11. ومن بين التقنيات المختلفة التي توجد لجعل أقطاب متوافقة مع جزيئات الكربون الأسود التطبيقية اليد أو الشحوم الكربون هما الأساليب المستخدمة على نطاق واسع (11). ومع ذلك، وهذه الأساليب لها عدد غير قليل من العيوب: تطبيق باليد يمنع التصغير من الجهازالصورة، يؤدي إلى نتائج غير قابلة للتكرار وهو مضيعة للوقت. وبالإضافة إلى ذلك، ومسحوق الكربون أو الشحوم لا يتقيد الغشاء والأقطاب الكهربائية التي تنتجها هذه الطريقة قابلة للارتداء والكشط الميكانيكي. أيضا، في حالة من الشحوم، يمكن أن السائل ملزمة منتشر في غشاء عازل وتعديل خصائصه الميكانيكية. عمر الكربون مسحوق أو الشحوم الأقطاب الكهربائية مغلفة الامم المتحدة هو بالتالي قصير جدا. هنا، نقدم الزخرفة من الأقطاب الكهربائية متوافقة قبل ختم تقنية اسمه وحة الطباعة التي يتم نقلها تصميم دقيق لغشاء عن طريق ختم سيليكون لينة، مما يسمح لبسرعة وبتكاثر نمط الأقطاب الكهربائية الدقيقة، مع ميزات وصولا الى 0.5 ملم. يتكون الحل تطبيقها من خليط من الكربون الأسود في مصفوفة السيليكون، والتي هي مرتبطة عبر بعد التطبيق، مما يؤدي إلى أقطاب علاجه مع التصاق قوي للالغشاء من اللدائن المرنة، مما يجعلها مرنة للغاية ومقاومة للتآكل الميكانيكية وارتداء. يصف بروتوكول التالي كافة الخطوات اللازمة لتصنيع DEAS سريعة وموثوق بها مع أقطاب المتوافقة مع نمط وجه التحديد. وهذا يشمل الصب الغشاء وprestretching، الزخرفة والمواءمة بين الأقطاب، والتجمع، الربط الكهربائي والاختبار. لغرض الفيديو، ونحن افتعال المحرك بسيط في الطائرة مع القطب على شكل والعتاد، كما هو مبين في الشكل 2. ويتكون المحرك من غشاء السيليكون رقيقة امتدت على مدى حامل الغشاء، والتي هي نمط قطبين المتوافقة. ثم يتم إدخال إطار المحرك لتوفير الاتصال الكهربائية إلى القطب السفلي الشكل 3 يبين وجهة نظر انفجرت في الجمعية مع مختلف مكونات المحرك. على الرغم من أن جهاز تتحقق في الفيديو ليس لديه التطبيق العملي خارج يدل على المبدأ الأساسي لDEAS، بذلت المحركات المختلفة التي تهدف في تطبيقات محددة باستخدام نفس العملية بالضبط، مثلكما القابضون لينة، العدسات الانضباطي، الانضباطي المغيرون المرحلة مم الموجة، الخ

<table><tbody><tr><td>High quality PET substrate, 125&amp;nbsp;&amp;#956;m thick</td><td>DuPont Teijin</td><td>Melinex ST-506</td><td>low surface roughness and absence of defects</td></tr><tr><td>Isopropanol 99.9%</td><td>Droguerie Schneitter</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Poly(acylic acid) solution (25%)</td><td>Chemie Brunschwig</td><td>00627-50</td><td>Mw=50&amp;nbsp;kDa</td></tr><tr><td>Automatic film applicator</td><td>Zehntner</td><td>ZAA 2300</td><td>with vacuum table</td></tr><tr><td>Profile rod applicator</td><td>Zehntner</td><td>ACC378.022</td><td>22.86 &amp;#956;m</td></tr><tr><td>Oven</td><td>Binder</td><td>FD 115</td><td></td></tr><tr><td>Dow Corning Sygard 186 silicone kit</td><td>Dow Corning</td><td>Sylgard 186</td><td>silicone used for casting membranes</td></tr><tr><td>Dow Corning OS-2 silicone solvent</td><td>Dow Corning</td><td>OS2</td><td>environmentally-friendly solvent. Mixture of 65% Hexamethyldisiloxane and 35% Octamethyltrisiloxane</td></tr><tr><td>Thinky planetary mixer</td><td>Thinky</td><td>ARE-250</td><td></td></tr><tr><td>container PE-HD 150 ml</td><td>Semadeni</td><td>1972</td><td>Container to mix the silicone for the membrane</td></tr><tr><td>Medical grade 125&amp;nbsp;ml PP wide mouth jar with cap</td><td>Thinky</td><td>250-UM125ML</td><td>Container to mix the ink</td></tr><tr><td>Bearing-Quality steel balls 12 mm</td><td>McMaster-Carr</td><td>9292K49</td><td></td></tr><tr><td>Universal applicator with adjustable gap</td><td>Zehntner</td><td>ZUA 2000.220</td><td></td></tr><tr><td>Transparency film for overhead projector</td><td>Lyreco</td><td>978.758</td><td></td></tr><tr><td>Dry silicone transfer adhesive (roll)</td><td>Adhesive Research</td><td>Arclear 8932</td><td></td></tr><tr><td>poly(methyl methacrylate) plate 500&amp;nbsp;mm x 290&amp;nbsp;mm x 3&amp;nbsp;mm</td><td>Laumat</td><td>Plexi 3mm</td><td></td></tr><tr><td>Prestretching rig</td><td>&quot;home made&quot;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>USB spectrometer for visible light</td><td>Ocean Optics</td><td>USB4000-VIS-NIR</td><td>Spectrometer for the thickness measurement</td></tr><tr><td>Tungsten halogen white light source</td><td>Ocean Optics</td><td>LS-1</td><td>Light source for the thickness measurement</td></tr><tr><td>400 micrometer optical fiber</td><td>Ocean Optics</td><td>QP400-2-VIS-NIR</td><td>Optical fiber on the spectrometer side for the thickness measurement</td></tr><tr><td>600 micrometer optical fiber</td><td>Ocean Optics</td><td>P600-2-VIS-NIR</td><td>Optical fiber on the light source side for the thickness measurement</td></tr><tr><td>Carbon black</td><td>Cabot</td><td>Black Pearl 2000</td><td></td></tr><tr><td>Silicone Nusil MED-4901</td><td>Nusil</td><td>MED-4901</td><td>silicone used in conductive ink</td></tr><tr><td>Pad-printing machine</td><td>TecaPrint</td><td>TCM-101</td><td></td></tr><tr><td>Thin steel clich&amp;eacute; 100&amp;nbsp;mm x 200&amp;nbsp;mm</td><td>TecaPrint</td><td>E052 100 200</td><td>Steel plate etched with the design you need to print. The etching is performed by the company selling the clich&amp;eacute;.</td></tr><tr><td>96 mm inkcup</td><td>TecaPrint</td><td>895103</td><td>Component of the pad printing machine in which the ink is contained</td></tr><tr><td>Soft silicone 30&amp;nbsp;mm printing pad</td><td>TecaPrint</td><td>T-1013</td><td>Printing pad for the pad printing machine</td></tr><tr><td>60 W CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; Laser engraving machine</td><td>Trotec</td><td>Speedy 300</td><td>To cut frames and foils</td></tr><tr><td>Carbon conductive tape</td><td>SPI supplies</td><td>05081-AB</td><td>For electrical connections to the electrodes</td></tr><tr><td>4 channels 5 kV EAP controller</td><td>Biomimetics laboratory</td><td></td><td>low power high voltage source to test the actuators. http://www.uniservices.co.nz/research/centres-of-expertise/biomimetics-lab/eap-controller</td></tr></tbody></table>

fabrication process of silicone-based dielectric elastomer actuators

توضح هذه المساهمة في عملية تصنيع محولات المطاط الصناعي عازلة (DETs). DETs هي المكثفات لمط تتكون من غشاء عازل من اللدائن المرنة تقع بين قطبين المتوافقة. سلالات يشتغل كبيرة من هذه المحولات عندما تستخدم المحركات (أكثر من 300٪ سلالة منطقة) وتم استغلال طبيعتها الناعمة والمتوافقة مع مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك البصريات الانضباطي كهربائيا وأجهزة ردود فعل لمسي، حصاد موجة الطاقة، خلية تشوه أجهزة ğ ثقافة، القابضون المتوافقة، والدفع من الأسماك مثل المنطاد مستوحاة الحيوي. في معظم الحالات، يتم إجراء DETs مع الملكية التجارية المطاط الصناعي الاكريليك ومع أقطاب التطبيقية يد من مسحوق الكربون أو الشحوم الكربون. هذا المزيج يؤدي إلى المحركات غير قابلة للتكرار وبطيئة واظهار زحف اللزجة والعمر قصير. نقدم هنا تدفق عملية كاملة لتصنيع استنساخه من DETs على أساس السيليكون المرنة رقيقةأفلام الإلكترونية، بما في ذلك صب أغشية رقيقة سيليكون، وإطلاق سراح الغشاء وprestretching، الزخرفة من قوي متوافق مع الأقطاب، التجميع والاختبار. ويلقي الأغشية على مرنة البولي اثيلين (PET) ركائز مغلفة بطبقة ذوبان في الماء فداء لسهولة الإصدار. تتكون الأقطاب من الكربون الأسود جزيئات متناثرة في مصفوفة سيليكون ومنقوشة باستخدام تقنية ختم، الأمر الذي يؤدي إلى تعريف أدق-أقطاب المتوافقة التي تعرض التصاق عالية لغشاء عازل التي يتم تطبيقها.

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication Process of Silicone-based Dielectric Elastomer Actuators at JoVE.com

Fabrication Process of Silicone-based Dielectric Elastomer Actuators

This manuscript shows the fabrication process for the manufacture of dielectric elastomer soft actuators based on silicone membranes. The three key stages of production are presented in detail: blade casting of thin silicone membranes; pad printing of compliant electrodes; and the assembly of all the components.

عملية تصنيع عازل المرنة الأجهزة التنفيذية القائمة على السيليكون

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an ...

fabrication-process-of-silicone-based-dielectric-elastomer-actuators

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Physics

Engineering

Unit 1

Capacitance

SCIENTISTS IN ACTION

33.6K Views.  Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne. This manuscript shows the fabrication process for the manufacture of dielectric elastomer soft actuators based on silicone membranes. The three key stages of production are presented in detail: blade casting of thin silicone membranes; pad printing of compliant electrodes; and the assembly of all the components.

Video: Fabrication Process of Silicone-based Dielectric Elastomer Actuators

Microfabricated Platforms for Mechanically Dynamic Cell Culture

The ability to systematically probe in vitro cellular response to combinations of mechanobiological stimuli for tissue engineering, drug discovery or fundamental cell biology studies is limited by current bioreactor technologies, which cannot simultaneously apply a variety of mechanical stimuli to cultured cells. In order to address this issue, we have developed a series of microfabricated platforms designed to screen for the effects of mechanical stimuli in a high-throughput format. In this protocol, we demonstrate the fabrication of a microactuator array of vertically displaced posts on which the technology is based, and further demonstrate how this base technology can be modified to conduct high-throughput mechanically dynamic cell culture in both two-dimensional and three-dimensional culture paradigms.

In this protocol, we demonstrate the fabrication of a microactuator array of vertically displaced posts on which the technology is based, and how this base technology can be modified to conduct high-throughput mechanically dynamic cell culture in both two-dimensional and three-dimensional culture paradigms.

Microfabricated المنصات الحيوي للثقافة الخلية ميكانيكيا

The ability to systematically probe in vitro cellular response to combinations of mechanobiological stimuli for tissue engineering, drug discovery or ...

Bioengineering

Microfluidic Chips Controlled with Elastomeric Microvalve Arrays

Miniaturized microfluidic systems provide simple and effective solutions for low-cost point-of-care diagnostics and high-throughput biomedical assays. Robust flow control and precise fluidic volumes are two critical requirements for these applications. We have developed microfluidic chips featuring elastomeric polydimethylsiloxane (PDMS) microvalve arrays that: 1) need no extra energy source to close the fluidic path, hence the loaded device is highly portable; and 2) allow for microfabricating deep (up to 1 mm) channels with vertical sidewalls and resulting in very precise features.

The PDMS microvalves-based devices consist of three layers: a fluidic layer containing fluidic paths and microchambers of various sizes, a control layer containing the microchannels necessary to actuate the fluidic path with microvalves, and a middle thin PDMS membrane that is bound to the control layer. Fluidic layer and control layers are made by replica molding of PDMS from SU-8 photoresist masters, and the thin PDMS membrane is made by spinning PDMS at specified heights. The control layer is bonded to the thin PDMS membrane after oxygen activation of both, and then assembled with the fluidic layer. The microvalves are closed at rest and can be opened by applying negative pressure (e.g., house vacuum). Microvalve closure and opening are automated via solenoid valves controlled by computer software.

Here, we demonstrate two microvalve-based microfluidic chips for two different applications. The first chip allows for storing and mixing precise sub-nanoliter volumes of aqueous solutions at various mixing ratios. The second chip allows for computer-controlled perfusion of microfluidic cell cultures.

The devices are easy to fabricate and simple to control. Due to the biocompatibility of PDMS, these microchips could have broad applications in miniaturized diagnostic assays as well as basic cell biology studies.

We demonstrate protocols for manufacturing and automating elastomeric polydimethylsiloxane (PDMS)-based microvalve arrays that need no extra energy to close and feature photolithographically defined precise volumes. A parallel subnanoliter-volume mixer and an integrated microfluidic perfusion system are presented.

رقائق ميكروفلويديك مع الشواهد صالحة Microvalve المرنة

Miniaturized microfluidic systems provide simple and effective solutions for low-cost point-of-care diagnostics and high-throughput biomedical assays.  ...

Biology

Microfluidic Preparation of Liquid Crystalline Elastomer Actuators

This paper focuses on the microfluidic process (and its parameters) to prepare actuating particles from liquid crystalline elastomers. The preparation usually consists in the formation of droplets containing low molar mass liquid crystals at elevated temperatures. Subsequently, these particle precursors are oriented in the flow field of the capillary and solidified by a crosslinking polymerization, which produces the final actuating particles. The optimization of the process is necessary to obtain the actuating particles and the proper variation of the process parameters (temperature and flow rate) and allows variations of size and shape (from oblate to strongly prolate morphologies) as well as the magnitude of actuation. In addition, it is possible to vary the type of actuation from elongation to contraction depending on the director profile induced to the droplets during the flow in the capillary, which again depends on the microfluidic process and its parameters. Furthermore, particles of more complex shapes, like core-shell structures or Janus particles, can be prepared by adjusting the setup. By the variation of the chemical structure and the mode of crosslinking (solidification) of the liquid crystalline elastomer, it is also possible to prepare actuating particles triggered by heat or UV-vis irradiation.

This article describes the microfluidic process and parameters to prepare actuating particles from liquid crystalline elastomers. This process allows the preparation of actuating particles and the variation of their size and shape (from oblate to strongly prolate, core-shell, and Janus morphologies) as well as the magnitude of actuation.

إعداد موائع جزيئية للمحركات الاستومر البلورية السائلة

This paper focuses on the microfluidic process (and its parameters) to prepare actuating particles from liquid crystalline elastomers. The preparation ...

Chemistry

Fabrication of Soft Pneumatic Network Actuators with Oblique Chambers

Soft pneumatic network actuators have become one of the most promising actuation devices in soft robotics which benefits from their large bending deformation and low input. However, their monotonous bending motion form in two-dimensional (2-D) space keeps them away from wide applications. This paper presents a detailed fabrication method of soft pneumatic network actuators with oblique chambers, to explore their motions in three-dimensional (3-D) space. The design of oblique chambers enables actuators with tunable coupled bending and twisting capabilities, which gives them the possibility to move dexterously in flexible manipulators, to become biologically inspired robots and medical devices. The fabrication process is based on the molding method, including the silicone elastomer preparation, chamber and base parts fabrication, actuator assembly, tubing connections, checks for leaks, and actuator repair. The fabrication method guarantees the rapid manufacturing of a series of actuators with only a few modifications in the molds. The test results show the high quality of the actuators and their prominent bending and twisting capabilities. Experiments of the gripper demonstrate the advantages of the development in adapting to objects with different diameters and providing sufficient friction.

Here we present a fabrication method of soft pneumatic network actuators with oblique chambers. The actuators are capable of generating coupled bending and twisting motions, which broadens their application in soft robotics.

تصنيع المحركات الناعمة شبكة تعمل بالهواء المضغوط مع الدوائر المائلة

Soft pneumatic network actuators have become one of the most promising actuation devices in soft robotics which benefits from their large bending ...

Design and Fabrication of an Elastomeric Unit for Soft Modular Robots in Minimally Invasive Surgery

In recent years, soft robotics technologies have aroused increasing interest in the medical field due to their intrinsically safe interaction in unstructured environments. At the same time, new procedures and techniques have been developed to reduce the invasiveness of surgical operations. Minimally Invasive Surgery (MIS) has been successfully employed for abdominal interventions, however standard MIS procedures are mainly based on rigid or semi-rigid tools that limit the dexterity of the clinician. This paper presents a soft and high dexterous manipulator for MIS. The manipulator was inspired by the biological capabilities of the octopus arm, and is designed with a modular approach. Each module presents the same functional characteristics, thus achieving high dexterity and versatility when more modules are integrated. The paper details the design, fabrication process and the materials necessary for the development of a single unit, which is fabricated by casting silicone inside specific molds. The result consists in an elastomeric cylinder including three flexible pneumatic actuators that enable elongation and omni-directional bending of the unit. An external braided sheath improves the motion of the module. In the center of each module a granular jamming-based mechanism varies the stiffness of the structure during the tasks. Tests demonstrate that the module is able to bend up to 120&#176; and to elongate up to 66% of the initial length. The module generates a maximum force of 47 N, and its stiffness can increase up to 36%.

This paper describes the design and fabrication of a soft unit for surgical manipulators. The base module includes three flexible fluidic actuators to achieve omnidirectional bending and elongation, and a granular jamming-based mechanism to enable stiffness control. A complete mechanical characterization is also reported.

تصميم وتصنيع وحدة المرنة لينة وحدات الروبوتات في جراحة المناظير

In recent years, soft robotics technologies have aroused increasing interest in the medical field due to their intrinsically safe interaction in ...

Double Emulsion Generation Using a Polydimethylsiloxane (PDMS) Co-axial Flow Focus Device

Double emulsions are useful in a number of biological and industrial applications in which it is important to have an aqueous carrier fluid. This paper presents a polydimethylsiloxane (PDMS) microfluidic device capable of generating water/oil/water double emulsions using a coaxial flow focusing geometry that can be fabricated entirely using soft lithography. Similar to emulsion devices using glass capillaries, double emulsions can be formed in channels with uniform wettability and with dimensions much smaller than the channel sizes. Three dimensional flow focusing geometry is achieved by casting a pair of PDMS slabs using two layer soft lithography, then mating the slabs together in a clamshell configuration. Complementary locking features molded into the PDMS slabs enable the accurate registration of features on each of the slab surfaces. Device testing demonstrates formation of double emulsions from 14 &#181;m to 50 &#181;m in diameter while using large channels that are robust against fouling and clogging.

Double Emulsion Generation Using a Polydimethylsiloxane PDMS Co-axial Flow Focus Device

Microfluidic double emulsions generation typically involves devices with patterned wettability or custom-fabricated glass components. Here we describe the fabrication and testing of an all polydimethylsiloxane (PDMS) double emulsion generator that does not require surface treatment or complicated fabrication processes, and is capable of producing double emulsions down to 14 &#181;m.

ضعف مستحلب الجيل باستخدام Polydimethylsiloxane (PDMS) المشارك المحوري تدفق التركيز الأجهزة

Double emulsions are useful in a number of biological and industrial applications in which it is important to have an aqueous carrier fluid. This paper ...

Rapid Manufacturing of Thin Soft Pneumatic Actuators and Robots

This protocol describes a method for rapid manufacturing of soft pneumatic actuators and robots with an ultrathin form factor using a heat press and a laser cutter machine. The method starts with the lamination of thermoplastic polyurethane (TPU) sheets using a heat press for 10 min at the temperature of ~93 &#176;C. Next, the parameters of the laser cutter machine are optimized to produce a rectangular balloon with maximum burst pressure. Using the optimized parameters, the soft actuators are laser cut/welded three times sequentially. Next, a dispensing needle is attached to the actuator, allowing it to be inflated. The effect of geometrical parameters on the deflection of the actuator are studied systematically by varying the channel width and length. Finally, the performance of the actuator is characterized using an optical camera and a fluid dispenser. Conventional fabrication methods of soft pneumatic actuators based on silicone molding are time consuming (several hours). They also result in strong but bulky actuators, which limits the actuator&#8217;s applications. Moreover, microfabrication of thin pneumatic actuators is both time-consuming and expensive. The proposed manufacturing method in the current work resolves these issues by introducing a fast, simple, and cost-effective fabrication method of ultrathin pneumatic actuators.

This protocol describes a method for rapid manufacturing of soft pneumatic actuators and robots with a thin form factor. The fabrication method starts with lamination of thermoplastic polyurethane (TPU) sheets followed by laser cutting/welding of a two-dimensional pattern to form actuators and robots.

التصنيع السريع من المشغلات الهوائية لينه رقيقه والروبوتات

This protocol describes a method for rapid manufacturing of soft pneumatic actuators and robots with an ultrathin form factor using a heat press and a ...

Rod-based Fabrication of Customizable Soft Robotic Pneumatic Gripper Devices for Delicate Tissue Manipulation

Soft compliant gripping is essential in delicate surgical manipulation for minimizing the risk of tissue grip damage caused by high stress concentrations at the point of contact. It can be achieved by complementing traditional rigid grippers with soft robotic pneumatic gripper devices. This manuscript describes a rod-based approach that combined both 3D-printing and a modified soft lithography technique to fabricate the soft pneumatic gripper. In brief, the pneumatic featureless mold with chamber component is 3D-printed and the rods were used to create the pneumatic channels that connect to the chamber. This protocol eliminates the risk of channels occluding during the sealing process and the need for external air source or related control circuit. The soft gripper consists of a chamber filled with air, and one or more gripper arms with a pneumatic channel in each arm connected to the chamber. The pneumatic channel is positioned close to the outer wall to create different stiffness in the gripper arm. Upon compression of the chamber which generates pressure on the pneumatic channel, the gripper arm will bend inward to form a close grip posture because the outer wall area is more compliant. The soft gripper can be inserted into a 3D-printed handling tool with two different control modes for chamber compression: manual gripper mode with a movable piston, and robotic gripper mode with a linear actuator. The double-arm gripper with two actuatable arms was able to pick up objects of sizes up to 2 mm and yet generate lower compressive forces as compared to elastomer-coated and non-coated rigid grippers. The feasibility of having other designs, such as single-arm or hook gripper, was also demonstrated, which further highlighted the customizability of the soft gripper device, and it's potential to be used in delicate surgical manipulation to reduce the risk of tissue grip damage.

This protocol describes a rod-based approach, combining 3D-printing and soft lithography techniques for fabricating the soft gripper devices. This approach eliminates the need for an external air source by incorporating a chamber component and reduces the chance of occlusion during the sealing process, particularly for miniaturized pneumatic channels.

تصنيع مقرها قضيب من تخصيص لينة الروبوتية هوائي أجهزة القابض للتلاعب الأنسجة الحساسة

Soft compliant gripping is essential in delicate surgical manipulation for minimizing the risk of tissue grip damage caused by high stress concentrations ...

Fabrication of Carbon-Based Ionic Electromechanically Active Soft Actuators

Ionic electromechanically active capacitive laminates are a type of smart material that move in response to electrical stimulation. Due to the soft, compliant and biomimetic nature of this deformation, actuators made of the laminate have received increasing interest in soft robotics and (bio)medical applications. However, methods to easily fabricate the active material in large (even industrial) quantities and with a high batch-to-batch and within-batch repeatability are needed to transfer the knowledge from laboratory to industry. This protocol describes a simple, industrially scalable and reproducible method for the fabrication of ionic carbon-based electromechanically active capacitive laminates and the preparation of actuators made thereof. The inclusion of a passive and chemically inert (insoluble) middle layer (e.g., a textile-reinforced polymer network or microporous Teflon) distinguishes the method from others. The protocol is divided into five steps: membrane preparation, electrode preparation, current collector attachment, cutting and shaping, and actuation. Following the protocol results in an active material that can, for example, compliantly grasp and hold a randomly shaped object as demonstrated in the article.

This article describes a fast and simple manufacturing process of ionic electromechanically active composite materials for actuators in biomedical, biomimetic and soft robotics applications. The key fabrication steps, their importance for the actuators&#39; final properties, and some of the main characterization techniques are described in detail.

تصنيع الاكتورات اللينة الفعالة الكهربية الفعالة من الكربون

Ionic electromechanically active capacitive laminates are a type of smart material that move in response to electrical stimulation. Due to the soft, ...

Soft Lithographic Procedure for Producing Plastic Microfluidic Devices with View-ports Transparent to Visible and Infrared Light

Infrared (IR) spectro-microscopy of living biological samples is hampered by the absorption of water in the mid-IR range and by the lack of suitable microfluidic devices. Here, a protocol for the fabrication of plastic microfluidic devices is demonstrated, where soft lithographic techniques are used to embed transparent Calcium Fluoride (CaF2) view-ports in connection with observation chamber(s). The method is based on a replica casting approach, where a polydimethylsiloxane (PDMS) mold is produced through standard lithographic procedures and then used as the template to produce a plastic device. The plastic device features ultraviolet/visible/infrared (UV/Vis/IR) -transparent windows made of CaF2 to allow for direct observation with visible and IR light. The advantages of the proposed method include: a reduced need for accessing a clean room micro-fabrication facility, multiple view-ports, an easy and versatile connection to an external pumping system through the plastic body, flexibility of the design, e.g., open/closed channels configuration, and the possibility to add sophisticated features such as nanoporous membranes.

A protocol for the fabrication of plastic microfluidic devices with transparent view-ports for visible and infrared light imaging is described.

الإجراء معدني لينة لإنتاج أجهزة موائع جزيئية البلاستيك مع عرض-منافذ شفافة للضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء

Infrared (IR) spectro-microscopy of living biological samples is hampered by the absorption of water in the mid-IR range and by the lack of suitable ...