碳基离子机电活性软执行器的制造

该协议描述了为生物医学和软机器人应用制造碳基机电活性材料。这种方法的主要优点是，它也使离子执行器的可重复制造也大量。观看此视频应让您更好地了解如何制造和使用离子执行器。

该协议分为五个步骤。首先，准备离子传导膜。然后，它被碳基电极覆盖，金电流收集器连接到。

将样品切割成形状后，材料即可使用。首先，选择三 PTFE 膜、浸泡在电解质中的相同膜或纺织增强膜。每个选项都产生功能执行器。

有关所选内容的帮助，请参阅文本。材料使用框架进行准备。拿一个高孔隙度PTFE表，并放在框架上。

紧绷并固定框架上的纸张。小心不要损坏干膜。一旦膜准备就绪，跳到电极制造步骤。

拿一个大的培养皿，在里面放置高孔隙度PTFE表。加入过量的离子液体。确保整个工作表已覆盖。

一旦膜充分浸泡，使用移液器去除多余的。小心地将膜放在滤纸之间，以去除任何未被 PTFE 纸张吸收的离子液体。重复此过程，直到纸张半透明，但非湿。

将浸泡的膜紧放在塑料框架上。确保避免任何皱纹和褶皱。现在，膜已准备就绪，请跳到电极制造步骤。

拿一个织物与精细的惰性纤维，并固定到框架上。一定要绷紧它好。用剪刀修剪多余的织物。

小心地去除任何松动的纤维。在烟罩下工作时，用薄薄的膜溶液覆盖织物。有关确切配方，请参阅文本。

让第一层完全干燥。首先，使用热枪，然后使用热枪以及专用设置，以加快干燥过程。避免在完全湿膜上使用过高的旋转速率，因为它可能会导致活性材料的丢失。

有关详细信息，请参阅文本。检查膜背光有没有针孔。继续涂覆涂层，直到获得无缺陷膜。

添加后续膜层时格外小心。尽可能涂抹薄层，切从不对已经潮湿的表面进行两次涂抹。在两侧应用图层。

这样，钢筋将保留在复合材料的中间。在添加另一层之前，先让一层干燥。获得无缺陷膜后，使用厚度计检查其厚度。

目前，它是54微米。在密封的烧瓶中，使用磁搅拌器和温度控制的热板在70摄氏度下通宵搅拌，将聚合物溶解在溶剂中。有关确切配方，请参阅文本。

放入另一个烧瓶中，称量碳粉，加入离子液体、溶剂和磁搅拌棒。密封烧瓶并混合。一旦碳悬浮液均质且聚合物溶解，固定或去除磁珠，将聚合物溶液倒入碳悬浮液中。

使用 10 毫升溶剂去除烧瓶壁上的聚合物残留物，并将其添加到碳悬浮液中。使用超声波探头使悬架均匀。之后，暂停即可使用或存储。

用丙酮填充喷枪或空气刷的储液罐。先在一张纸上测试流量。确保空气刷清洁且无堵塞。

在储存过程中，悬浮液可能会变成凝胶。在70摄氏度的封闭容器中混合，获得液体。用电极悬架填充空气刷的储液罐。

首先在一张纸上测试悬架流。拿准备好的膜。开始喷枪之前，开始移动喷枪。

保持枪直冲移动。在开始喷涂另一侧之前，让一侧干燥。喷洒，直到达到所需的厚度。

小心地从框架中取下材料。如果使用纺织品增强膜，则将切口与纤维对齐。用金属尺子和手术刀切割四厘米三厘米。

这种切割尺寸对于中小型批次来说最方便。但是，对于获得工作执行器来说，这一点并不重要。拿一根金属管或管子，把切割件固定上。

尝试仅将大约一毫米的执行器材料与胶带重叠。在转印纸上拿一张细金，切成四厘米。将其中一张放在纸巾上。

用薄层胶水喷洒复合材料。有关确切配方，请参阅文本。快速将空气刷垂直存放。

当胶水仍然湿润时，将管子卷过金箔。滚动时不需要过大的压力。取出转移并再次翻过纸巾，以确保黄金正确连接。

将材料晾干。干燥后，小心地取出胶带，将材料从管道中释放出来。用丙酮清洁管道。

将材料固定在管道上，金涂层侧朝向管道。然后重复这些步骤，将当前收集器也连接到另一侧。请注意用胶带覆盖的两侧。

剪切矩形或更复杂的形状。四由二十毫米的样本适合表征。将样品长度与弯曲方向对齐。

软夹持器必须先进行热成型。将执行器放入玻璃瓶模具中，使抓斗变成形状。执行器进入模具内部后，将它们放入烤箱或使用红外光。

夹持器放置在金触点之间，金侧朝向有源材料。使用电压步骤来处理有效负载。打开抓握器。

关闭抓握器。用手提升有效负载。测试手柄。

最后，释放有效负载。开尔文夹用于表征。将执行器放在夹子之间，并使用摄像机监控角度 Alpha。

在三角信号的情况下，功能执行器的电流响应是电容式响应。而错误样本的反应与欧姆定律非常密切，并且是电阻的。使用扫描电子显微镜来描述执行器结构。

样品使用液氮冻结断裂，以获得干净的切截面。注意:切不要合上液氮容器的盖子。压力积聚可能导致严重伤害。

首先，在液氮中冻结执行器几分钟。然后用两组冷钳子来打破冷冻样品。纺织增强的执行器在冻结状态下可能无法打破。

将手术刀与执行器一起冷冻，将冷冻样品切成两块。这是 PTFE 执行器的横截面，显示两个碳电极，由 PTFE 膜隔开，形成执行器。此方法的要点是将惰性增强（如 PTFE）包含在膜层中。

这大大简化了制造过程，并能够大规模可重复地制造活性材料。我们的方法显示了一条通往离子执行器工业规模制造前景看好的路径。