This content is Open Access.
The JoVE video player is compatible with HTML5 and Adobe Flash. Older browsers that do not support HTML5 and the H.264 video codec will still use a Flash-based video player. We recommend downloading the newest version of Flash here, but we support all versions 10 and above.
If that doesn't help, please let us know.
Tillverkning av kolbaserade joniska elektromekaniskt aktiva mjuka ställdon
Chapters
Summary April 25th, 2020
Please note that all translations are automatically generated.
Click here for the English version.
Denna artikel beskriver en snabb och enkel tillverkningsprocess av joniska elektromekaniskt aktiva kompositmaterial för ställdon i biomedicinska, biomimetiska och mjuka robotteknik applikationer. De viktigaste tillverkningsstegen, deras betydelse för ställdonens slutliga egenskaper och några av huvudkarakteriseringsteknikerna beskrivs i detalj.
Transcript
Detta protokoll beskriver tillverkning av kolbaserat elektromekaniskt aktivt material för biomedicinska och mjuka robotikapplikationer. Den största fördelen med denna metod är att den möjliggör reproducerbar tillverkning av joniska manöverdon också i stora mängder. Titta på den här videon bör ge dig en god förståelse för hur man fabricera och använda joniska ställdon.
Protokollet är indelat i fem steg. Först är ett jondyssande membran förberett. Den är sedan täckt med kolbaserade elektroder som guldströmsuppsamlarna är fästa vid.
Efter att ha klippt provet i form är materialet klart för användning. Till att börja, välj mellan ett tri-PTFE-membran, samma membran indränkt i elektrolyt, eller ett textilförstärkt membran. Varje alternativ resulterar i ett funktionellt ställdon.
Se texten för hjälp med markeringen. Materialet bereds med hjälp av en ram. Ta en hög porositet PTFE ark och placera den över ramen.
Spänd och fäst arket på ramen. Var försiktig så att det inte skadas det torra membranet. När membranet är klart, hoppa till elektrod fabrication steg.
Ta en stor Petriskål och placera en hög porositet PTFE ark inuti. Tillsätt ett överskott av jonisk vätska. Se till att hela arket är täckt.
När membranet är tillräckligt blött, ta bort överskottet med hjälp av en pipett. Placera försiktigt membranet mellan filterpapper för att avlägsna eventuell kvarvarande jonisk vätska som inte absorberades av PTFE-arket. Upprepa denna process tills arket är halvgenomstigt men inte vått.
Spänd och fäst det indränkta membranet på en plastram. Se till att undvika eventuella rynkor och veck. Nu när membranet är redo, hoppa framåt till elektrod fabrication steg.
Ta ett tyg med fina inertfibrer och fäst den på en ram. Se till att tämja det väl. Trimma eventuellt överflödigt tyg med hjälp av sax.
Ta försiktigt bort eventuella lösa fibrer. Under arbetet under rökhuven, täck tyget med ett tunt lager av membranlösning. Se texten för exakt recept.
Låt det första lagret torka helt. Använd först värmepistolen och senare värmepistolen tillsammans med en särskild uppställning för att snabba upp torkningen. Undvik att använda en för hög spinnhastighet på ett helt vått membran eftersom det kan resultera i förlust av aktivt material.
Se texten för ytterligare detaljer. Inspektera membranet mot bakgrundsbelysning för hål. Fortsätt att applicera beläggningsskikt tills ett defektfritt membran erhålls.
Lägg till efterföljande membranskikt med extrem försiktighet. Applicera tunna lager som möjligt och gå aldrig över redan våta ytor två gånger. Applicera lager på båda sidor.
På så sätt kommer förstärkningen att förbli i mitten av kompositen. Låt ett lager torka innan du lägger till ett annat. När ett defektfritt membran har erhållits, kontrollera dess tjocklek med hjälp av en tjockleksmätare.
För närvarande är det 54 mikrometer. Lös i en kolv förseglad polymeren i lösningsmedlet genom omrörning över natten vid 70 grader Celsius med hjälp av en magnetisk omrörare och en temperaturkontrollerad värmeplatta. Se texten för exakt recept.
I en annan kolkol, väg kolpulver, tillsätt jonisk vätska, lösningsmedel och en magnetisk rör bar. Täta kolven och blanda. När kolupphängningen har homogeniserats och polymeren har löst upp, fixera eller ta bort den magnetiska pärlan och häll i polymerlösningen i kolupphängningen.
Använd 10 milliliter lösningsmedel för att avlägsna polymerrester från kolkolväggarna och tillsätt den till kolfördysten. Homogenisera fjädringen med hjälp av en ultraljudssond. Därefter är fjädringen klar för användning eller förvaring.
Fyll reservoaren av en sprutpistol eller luftborste med aceton. Testa flödet på ett papper först. Se till att luftborsten är ren och fri från blockeringar.
Under förvaringen kan suspensionen förvandlas till en gel. Blanda det i ett slutet kärl vid 70 grader Celsius för att få en vätska. Fyll luftborstens reservoar med elektrodupphängningen.
Testa upphängningsflödet på ett papper först. Ta det förberedda membranet. Börja flytta sprutpistolen innan du börjar spruta.
Håll pistolen rör sig i raka slag. Låt den ena sidan torka innan du börjar spraya på den andra. Spraya tills önskad tjocklek har uppnåtts.
Ta försiktigt bort materialet från ramen. Om textilförstärkad membran användes, sedan anpassa snittet med fibrerna. Skär en fyra med tre centimeter bit med hjälp av en metall linjal och en skalpell.
Denna snittstorlek är mest praktiskt för små till medelstora partier. Det är dock inte avgörande för att erhålla fungerande ställdon. Ta ett metallrör eller rör och fixa den skurna bit på den.
Försök att överlappa endast cirka en millimeter av ställdonsmaterialet med tejp. Ta ett ark fint guld på överföringspapper och skär det i fyra med fyra centimeter bitar. Placera en av dem på ett silkespapper.
Spraya kompositen med ett tunt lager lim. Se texten för exakt recept. Snabbt förvara luftborsten upprätt.
Rulla röret över guldbladet medan limmet fortfarande är vått. Inget alltför stort tryck behövs för att rulla. Ta bort överföringen och rulla över mjukpapperet igen för att försäkra dig om att guldet sitter ordentligt fast.
Placera materialet för att torka. När du är torr, ta försiktigt bort tejpen för att frigöra materialet från röret. Rengör röret med aceton.
Fixera materialet på röret, guldbelagd sida vänd mot röret. Upprepa sedan stegen för att fästa den aktuella kollektorn på andra sidan också. Notera sidorna som var täckta med tejp.
Klipp ut rektanglar eller mer komplexa former. Ett fyr gånger 20 millimeters prov är bra för karakterisering. Rikta in provlängden med en böjd riktning.
Den mjuka gripdonet måste vara termoformat först. Placera ställdonet i en glasflaska mögel för att termoforma gripdonet i form. När manöverdonet är inne i formen, placera dem båda i en ugn eller använda infrarött ljus.
Griparen placeras mellan guldkontakter, guldsidan vänd mot det aktiva materialet. Spänningssteg appliceras för att hantera nyttolasten. Öppnar gripdonet.
Stänger griparen. Lyfter nyttolasten för hand. Testar greppet.
Och slutligen, släppa nyttolasten. Kelvin-klipp används för karakterisering. Placera ställdonet mellan klämmorna och övervaka vinkeln alfa med hjälp av en videokamera.
Vid trekantig signal är den aktuella responsen för ett funktionellt ställdon kapacit. Medan svaret från ett felaktigt prov noga följer Ohms lag och är resistiv. Använd svepelektronmikroskopi för att beskriva ställdonsstrukturen.
Proverna fryser brutna med flytande kväve för att få rena-cut tvärsnitt. Se upp:Stäng aldrig locket på en behållare med flytande kväve. Tryckuppbyggnad kan orsaka allvarliga skador.
Först fryser du in ställdonet i några minuter i flytande kväve. Använd sedan två uppsättningar av cool pincett för att bryta det frysta provet. Textilförstärkande ställdon kanske inte går jämnt i det frusna tillståndet.
Frys ihop en skalpell med ställdonet och hacka det frysta provet i två bitar. Detta är ett tvärsnitt av ett PTFE-ställdon som visar två kolelektroder, åtskilda av ett PTFE-membran, som bildar manöverdonet. Den centrala punkten i denna metod är införandet av en inert förstärkning såsom PTFE i membranskiktet.
Detta förenklar tillverkningsprocessen avsevärt och gör det möjligt att reproducera de aktiva materialen i stor skala. Vår metod visar en lovande väg mot industriell skala tillverkning av joniska ställdon.
Related Videos
You might already have access to this content!
Please enter your Institution or Company email below to check.
has access to
Please create a free JoVE account to get access
Login to access JoVE
Please login to your JoVE account to get access
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Please enter your email address so we may send you a link to reset your password.
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Your JoVE Unlimited Free Trial
Fill the form to request your free trial.
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Thank You!
A JoVE representative will be in touch with you shortly.
Thank You!
You have already requested a trial and a JoVE representative will be in touch with you shortly. If you need immediate assistance, please email us at subscriptions@jove.com.
Thank You!
Please enjoy a free 2-hour trial. In order to begin, please login.
Thank You!
You have unlocked a 2-hour free trial now. All JoVE videos and articles can be accessed for free.
To get started, a verification email has been sent to email@institution.com. Please follow the link in the email to activate your free trial account. If you do not see the message in your inbox, please check your "Spam" folder.
