Fabbricazione Processo di base di silicone elastomero dielettrici Attuatori

L'obiettivo generale di questa procedura è quello di fabbricare robusti attuatori in elastomero dielettrico. In questo video la fabbricazione di un attuatore in piano. Viene mostrato costituito da una membrana in silicone tesa su un telaio.

con elettrodi conformi stampati su entrambi i lati. Grazie alle loro elevate forze di azionamento, gli attuatori dielettrici in elastomero hanno molte potenziali applicazioni. Tuttavia, i processi di produzione manuale utilizzati per fabbricarli ne hanno limitato l'uso nei prodotti commerciali.

Il vantaggio principale di questa tecnica è la capacità di produrre attuatori riproducibili e robusti con forme definite con precisione. L'uso di elastomeri siliconici a bassa perdita consente una risposta di attuazione rapida. Sebbene la procedura preveda la fabbricazione di un attuatore, la stessa tecnica può essere utilizzata per fabbricare generatori di elastomeri dielettrici e sensori di deformazione estensibili.

Per iniziare la colata dello strato sacrificale, tagliare dal rotolo un foglio lungo 400 millimetri di polietilene tereftalato o PET di alta qualità di 125 micron di spessore. Appoggiare il substrato in PET sul tavolo aspirante e accendere la pompa del vuoto. Posizionare l'applicatore ad asta profilata sulla spalmatrice automatica del film e impostare la velocità di rivestimento a cinque millimetri al secondo.

Quindi mettere due millilitri di soluzione di strato sacrificale davanti all'asta del profilo e avviare la macchina di rivestimento. Quindi, ritrarre l'applicatore di film ma lasciare la pompa del vuoto in funzione e lasciare il substrato in PET sulla piastra del vuoto. Lasciare asciugare lo strato all'aria per due minuti.

Per la colata di membrane siliconiche, aggiungere 15 grammi di base in silicone e 1,50 grammi di reticolante in un recipiente di miscelazione. Quindi aggiungere 10 grammi di solvente siliconico per diminuire la viscosità. Miscelare il composto siliconico con la planetaria.

Utilizzare un ciclo di miscelazione di due minuti a 2.000 giri/min più un ciclo di degasaggio di due minuti a 2.200 giri/min. Quindi, imposta l'altezza di un applicatore universale a 225 micron. Posizionare l'applicatore nella parte superiore del foglio di PET e impostare la velocità dell'applicatore di film su tre millimetri al secondo.

È fondamentale ottenere membrane prive di difetti evitando l'inclusione di particelle di polvere durante il processo di colata. Lo facciamo lavorando in un ambiente pulito e pulendo accuratamente il substrato prima di rivestire la membrana. Trasferire 10 millilitri di miscela di silicone dal recipiente di miscelazione al substrato in PET con una siringa.

Avviare l'applicatore automatico per applicare il silicone sull'intero substrato in PET. Spegnere la pompa e attendere cinque minuti per far evaporare il solvente dallo strato di colata. Trasferite la membrana su un piatto di vetro e mettete in forno per 30 minuti a 80 gradi.

Dopo 30 minuti togliete la membrana dal forno e lasciatela raffreddare a temperatura ambiente per altri cinque minuti. Quindi coprirlo con un sottile foglio di PET per proteggere la superficie dai contaminanti. Fabbricare il supporto prestirato e il supporto della membrana e tagliare il sandwich di membrana in silicone/substrato in PET come descritto nel protocollo di testo.

Fissare il supporto prestirato tagliato al laser sul cerchio della membrana in silicone tagliato con il lato adesivo rivolto verso il basso, in modo che l'adesivo sia a contatto con la superficie in silicone. Preparare un bagno di acqua bollente e immergervi l'insieme comprensivo della membrana in silicone e del supporto adesivo. Mentre è immerso, staccare delicatamente e lentamente il substrato in PET dalla membrana in silicone fino a separarli completamente.

Togliete la membrana in silicone dal bagnomaria e lasciatela asciugare. Una pistola ad azoto può essere utilizzata per accelerare il processo di essiccazione. Misurare lo spessore della membrana con l'interferometro a trasmissione secondo il protocollo del produttore.

Impostare la prebarella su un diametro di 45 millimetri e posizionare la membrana in silicone di supporto prestirata sulle dita della barella, con il lato adesivo rivolto verso il basso. Tagliare il supporto prestirato tra le dita della barella. Quindi posizionare il righello radiale sulla barella e ruotare l'anello del prebarellatore in senso antiorario per aumentare il diametro del pretenditore a 58,5 millimetri per prestirare equibiassialmente la membrana di un fattore di 1,3.

Quindi, rimuovere la pellicola di copertura dal supporto della membrana in PMMA esponendo l'adesivo. Incollare il supporto della membrana in PMMA sulla superficie della membrana prestirata. Tagliare intorno al supporto della membrana per rimuovere la membrana prestirata dalla barella.

Quindi misurare lo spessore finale della membrana prestirata con l'interferometro a trasmissione. Per configurare la macchina tampografica, installare il cliché con il modello di elettrodo desiderato sul blocco magnetico. Posiziona il blocco cliché sopra il calamaio pieno di inchiostro.

E installare il gruppo nella macchina. Posizionare la piastra di allineamento sulla base della stampante. Avviare un ciclo di stampa sulla macchina tampografica.

Che applicherà il design dell'elettrodo sulla piastra dell'allineatore. Ispezionare visivamente la sovrapposizione dell'elettrodo stampato e la struttura di riferimento incisa della piastra dell'allineatore. Spostare lo stadio del fader X-Y per correggere eventuali disallineamenti.

Ispezionare visivamente l'allineamento con la struttura di riferimento e continuare a spostare la posizione della piattaforma e gli elettrodi di stampa fino ad ottenere una perfetta sovrapposizione del modello stampato sulla struttura di riferimento. Posizionare una membrana prestirata sulla base della stampante. Sulla tampografatrice si avvia un ciclo di stampa per stampare l'elettrodo sulla parte superiore della membrana.

Stampare la membrana due volte per garantire uno spessore sufficiente dell'elettrodo di circa quattro micron. Dopo aver ripetuto il processo di stampa fino a quando tutte le membrane prestese non sono state stampate, posizionare le membrane con l'elettrodo stampato in un forno a 80 gradi Celsius per 30 minuti. Quindi posizionare una delle membrane stampate capovolta sulla base della stampante esponendo il lato posteriore della membrana.

Avviare una serie di due cicli di stampa per modellare l'elettrodo inferiore. Per terminare l'attuatore, posizionare le membrane nel forno a 80 gradi Celsius per 30 minuti per reticolare l'elettrodo inferiore. Per creare i collegamenti elettrici, rimuovere prima il supporto protettivo del telaio dell'attuatore per esporre l'adesivo.

Quindi applicare un pezzo di nastro adesivo da 18 millimetri per 2,5 millimetri sulla parte del telaio dell'attuatore che entrerà in contatto con l'elettrodo inferiore e piegarlo sul lato del telaio per fornire un contatto elettrico accessibile. Quindi far scorrere il telaio dell'attuatore all'interno del supporto della membrana e premere delicatamente la membrana con le dita per attaccarla all'adesivo del telaio dell'attuatore. Con un bisturi tagliare la membrana al confine tra il supporto della membrana e il telaio dell'attuatore e rimuovere il supporto della membrana.

Applicare un secondo pezzo di nastro conduttivo da 18 millimetri per 2,5 millimetri sulla zona di contatto dell'elettrodo superiore. Infine, posizionare un filo su ogni pezzo di nastro conduttivo per effettuare un collegamento elettrico. Collegare i due fili a una sorgente ad alta tensione e applicare un segnale quadrato di due Hertz di due kilovolt di ampiezza.

Lo spessore del film secco della membrana in silicone colato dipende dall'impostazione della fessura dell'applicatore, ma anche dalla velocità di codifica. L'influenza della velocità è più importante per le membrane più spesse. L'applicazione di un campo elettrico superiore a 100 volt per micron a una frequenza di un Hertz mostra che l'attuatore può raggiungere grandi deformazioni.

Il tratto di attuazione diametrale dell'attuatore mostra una dipendenza quadratica rispetto alla tensione di corrente continua applicata. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come fabbricare attuatori in elastomero dielettrico planare con tempi di risposta brevi. Un vantaggio dell'utilizzo di elastomeri siliconici a bassa perdita meccanica.

Il punto chiave di questa procedura è la capacità di realizzare attuatori riproducibili con elettrodi ben definiti. Il nostro processo di fabbricazione mostra un possibile percorso verso una fabbricazione su larga scala di attuatori in elastomero dielettrico.