基于聚丙烯酸的水凝胶执行器通过数字光投影增材制造制造

电活性聚合物在施加电场下展现出可控的变形，无论是在液体中还是空气中，都具有作为软体机器人执行器的巨大潜力。然而，软体机器人材料当前面临挑战，包括响应慢、驱动电压高以及缺乏基本的机制理解。此外，具有复杂设计特征的软体机器人执行器的制造历史上一直受到二维制造方法的限制。在这项工作中，我们研究了利用数字光投影（DLP）制备的交联聚丙烯酸基执行器，这是一种允许制造具有复杂几何形状的执行器的增材制造技术。准备了一系列光聚合可固化墨水，包含丙烯酸（单体）、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（交联剂）和苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰)磷氧化物（光引发剂）。采用商业DLP 3D打印机在405 nm UV光下进行3D打印，制成软执行器。这些3D打印的执行器展现出大变形（高达43°）、高驱动速度（高达1.08°/s）以及在相对较低驱动电压（4-6 V）下稳定的驱动性能。我们改变了丙烯酸含量、交联剂浓度、执行器厚度和电场强度，并评估和讨论了它们对3D打印执行器的影响。最后，制造了一个膜阀执行器，并展示了其在施加电压下开关的能力。