卷對(duì)卷規(guī)?；a(chǎn)電致變形薄膜的工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電致變形薄膜的制程，特別涉及一種卷對(duì)卷規(guī)?；a(chǎn)電致變形薄膜的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]電致變形薄膜材料一種離子型電致動(dòng)聚合物，具有質(zhì)量輕、柔韌性好、驅(qū)動(dòng)電壓低、反應(yīng)迅速和大變形等突出優(yōu)點(diǎn)，可用于制作驅(qū)動(dòng)器等機(jī)電換能器件以取代傳統(tǒng)的壓電陶瓷等智能材料，是近二十年來(lái)崛起且具有極大應(yīng)用潛力的新型智能材料。
[0003]電致變形薄膜材料通常在實(shí)驗(yàn)室中采用小批量方法制備，這一領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外已有文獻(xiàn)研究，并申請(qǐng)了多項(xiàng)發(fā)明專利。例如，M.Shahinpoor等已申請(qǐng)獲得了鉬電極電致變形薄膜材料的制備方法專利(US6109852B);西安交通大學(xué)陳花玲等人申請(qǐng)獲得了鈀電極電致變形薄膜材料制備工藝專利(ZL200810150783.6、ZL201110085960.9);南京航空航天大學(xué)于敏等人申請(qǐng)了發(fā)明專利CN103151453A。這些技術(shù)都是采用化學(xué)浸泡-還原的方法制備電致變形薄膜材料，其不僅耗時(shí)長(zhǎng)，單位成本高，而且不易實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。
[0004]此外，研究人員還發(fā)展出了其它多種電致變形薄膜的生產(chǎn)工藝，例如M.Shahinpoor等將納米Ag顆粒溶于醇溶液并噴涂在背板上，然后通過(guò)熱壓的方式將背板上納米Ag顆粒轉(zhuǎn)移到Naf1n膜表面，進(jìn)一步結(jié)合電鍍的方法制備了電致變形薄膜材料(“Novel 1nic polymer-metal composites equipped with physically loadedparticulate electrodes as b1mimetic sensors, actuators and artificialmuscles”, ((Sensors and Actuators A》，96 (2002) 125-132),這種方法降低成本，也簡(jiǎn)化制備工藝過(guò)程。Donald Leo等申請(qǐng)了物理和化學(xué)制備電致變形薄膜的專利(公開(kāi)號(hào)US20060266642 Al),其米用熱壓機(jī)通過(guò)熱壓方式壓合芯層、摻雜層和導(dǎo)電層，由于工藝過(guò)程中涉及吸水溶脹和離子交換過(guò)程，不易連續(xù)批量生產(chǎn)。QM Zhang采用自組裝方法(“Influence of the conductor network composites on the electromechanicalperformance of 1nic polymer conductor network composite actuators，，，((Sensorsand Actuators A)), 157 (2010), 267-275),將Naf1n膜依次反復(fù)浸泡含金納米顆粒的正負(fù)膠體溶液沉積導(dǎo)電層制備制備電致變形薄膜，然而反復(fù)浸泡過(guò)程十分繁瑣達(dá)數(shù)百次，難以大量生產(chǎn)。
[0005]總體而言，現(xiàn)有工藝都是針對(duì)實(shí)驗(yàn)室研究進(jìn)行開(kāi)發(fā)或者小批量制作，每批次制備材料面積不超過(guò)0.1平方米，這大大限制了電致變形薄膜材料的研發(fā)和應(yīng)用。
[0006]隨著電致變形材料領(lǐng)域的技術(shù)快速發(fā)展，尤其是在應(yīng)用器件領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)研究，電致變形薄膜材料在仿生機(jī)械、微操作器械、生物醫(yī)學(xué)、變形光學(xué)和消費(fèi)電子等領(lǐng)域表現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。小批量的材料制備工藝已不能滿足研究和工業(yè)使用需要，開(kāi)發(fā)大規(guī)模制備工藝具有巨大實(shí)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種卷對(duì)卷規(guī)模化生產(chǎn)電致變形薄膜的工藝，其能實(shí)現(xiàn)電致變形薄膜的大規(guī)模工業(yè)化制備，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
[0008]為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
一種卷對(duì)卷規(guī)?；a(chǎn)電致變形薄膜的工藝，包括:
(1)將Naf1n離子膜溶液與離子液體混合，獲得Naf1n離子膜-離子液體混合溶液，以及在所述Naf1n離子膜-離子液體混合溶液中添加導(dǎo)電摻雜材料，獲得Naf1n離子膜-離子液體-導(dǎo)電顆粒漿料；
(2)通過(guò)流延工藝將該Naf1n離子膜-離子液體混合溶液或該Naf1n離子膜-離子液體-導(dǎo)電顆粒漿料制成電致變形薄膜的芯層膜或過(guò)渡層膜；
(3)至少在一芯層膜的兩側(cè)分別覆設(shè)至少一過(guò)渡層膜，且在加熱加壓條件下使所述芯層膜與過(guò)渡層膜結(jié)合，形成復(fù)合結(jié)構(gòu)；
(4)在位于步驟(3)所獲復(fù)合結(jié)構(gòu)兩側(cè)的過(guò)渡層膜外表面上設(shè)置高導(dǎo)電性涂層，獲得完整的電致變形薄膜。
[0009]作為其中一種較為優(yōu)選的實(shí)施方案，前述步驟(3)包括:在一芯層膜兩側(cè)分別設(shè)置一過(guò)渡層膜，并在加熱加壓條件下采用三層共擠出方式熱壓結(jié)合，形成過(guò)渡層-芯層-過(guò)渡層復(fù)合結(jié)構(gòu)。
[0010]進(jìn)一步的，前述步驟(3)包括:在芯層膜一側(cè)表面印刷Naf1n離子膜-離子液體-導(dǎo)電顆粒漿料，形成一過(guò)渡層膜，并在加熱加壓條件下使該兩者結(jié)合形成初級(jí)復(fù)合結(jié)構(gòu)，而后采用相同工藝在該芯層膜另一側(cè)表面形成另一過(guò)渡層膜，并再次在加熱加壓條件下使該另一過(guò)渡層膜與該芯層膜結(jié)合形成復(fù)合結(jié)構(gòu)。
[0011]更進(jìn)一步的，前述步驟(3)包括:通過(guò)多層共擠出方式使所述芯層膜與過(guò)渡層膜結(jié)合，形成復(fù)合結(jié)構(gòu)。
[0012]或者，前述步驟(3)包括:通過(guò)漿料印刷的方式在芯層膜的兩側(cè)分別覆設(shè)過(guò)渡層膜，印刷后整體加熱加壓促進(jìn)結(jié)合，形成復(fù)合結(jié)構(gòu)。
[0013]一種卷對(duì)卷規(guī)模化生產(chǎn)電致變形薄膜的工藝，包括:
(1)將Naf1n離子膜溶液與離子液體混合，獲得Naf1n離子膜-離子液體混合溶液，以及在所述Naf1n離子膜-離子液體混合溶液中添加導(dǎo)電摻雜材料，獲得Naf1n離子膜-離子液體-導(dǎo)電顆粒漿料；
(2)通過(guò)流延工藝將該Naf1n離子膜-離子液體混合溶液或該Naf1n離子膜-離子液體-導(dǎo)電顆粒漿料制成電致變形薄膜的芯層膜或過(guò)渡層膜；
(3)在一芯層膜的一側(cè)至少覆設(shè)一過(guò)渡層膜，且在加熱加壓條件下使所述芯層膜與過(guò)渡層膜結(jié)合，形成復(fù)合結(jié)構(gòu)；
(4)在步驟(3)所獲復(fù)合結(jié)構(gòu)的過(guò)渡層膜外表面設(shè)置高導(dǎo)電性涂層，獲得導(dǎo)電層-過(guò)渡層-芯層的半膜結(jié)構(gòu)；
(5)將兩個(gè)半膜結(jié)構(gòu)的芯層貼緊，且在加熱加壓條件下使該兩個(gè)半膜結(jié)構(gòu)結(jié)合，獲得完整的電致變形薄膜。
[0014]進(jìn)一步的，前述步驟(3)包括:以過(guò)渡層膜為基體膜，并在基體膜一側(cè)表面印刷Naf1n離子膜-離子液體混合溶液，形成芯層膜，印刷后在加熱加壓條件下促使該兩者結(jié)合形成復(fù)合結(jié)構(gòu)。
[0015]或者，前述步驟(3)包括:通過(guò)多層共擠出方式使所述芯層膜與過(guò)渡層膜結(jié)合，形成復(fù)合結(jié)構(gòu)。
[0016]更進(jìn)一步的，前述步驟(5)包括:通過(guò)多層共擠出方式促使兩個(gè)半膜結(jié)構(gòu)的芯層結(jié)合，形成完整的電致變形薄膜。
[0017]進(jìn)一步的，前述步驟(I)包括:將Naf1n離子膜-離子液體混合溶液或Naf1n離子膜-離子液體-導(dǎo)電顆粒漿料加入流延設(shè)備，并使該Naf1n離子膜-離子液體混合溶液或該Naf1n離子膜-離子液體_導(dǎo)電顆粒衆(zhòng)料在轉(zhuǎn)動(dòng)的流延基帶上受熱流延成膜，且通過(guò)調(diào)節(jié)流延基帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度而調(diào)整芯層膜或過(guò)渡層膜的厚度。
[0018]進(jìn)一步的，前述導(dǎo)電摻雜材料包括高穩(wěn)定性導(dǎo)電納米顆粒，所述導(dǎo)電納米顆粒包括貴金屬納米顆粒，所述貴金屬納米顆粒包括至少由Au、Pt、Pd、Ag中的任意一種形成的納米顆粒，且不限于此。
[0019]進(jìn)一步的，前述導(dǎo)電摻雜材料包括納米材料，所述納米材料包括碳納米管或?qū)щ娛?，且不限于此?br>[0020]進(jìn)一步的，前述導(dǎo)電摻雜材料包括納米顆粒材料，所述納米顆粒材料包括二氧化釕或二氧化錳納米顆粒，且不限于此。
[0021]進(jìn)一步的，所述卷對(duì)卷規(guī)