气体执行器

气动执行器因其弯曲程度高、自由度大、环境适应性强等特点，在医疗保健、复杂地形勘探等领域有广泛的应用前景。但由于其压力系统离不开笨重且刚性的泵驱动气体设备，极大地限制了执行器的尺寸和移动性，以及在室外环境中的应用。液-气相变复合材料是一种在柔性弹性体中掺杂液-气相变材料而形成的智能材料。当温度达到材料沸点时，液滴蒸发产生压力，带动复合材料膨胀，因此每个微液滴都可以看作是一个气动单元。通过这种方式，将气源和气泵的功能集成到主要材料中，大大降低了系统的复杂性。然而，相变执行器的加热方式受到焦耳加热或环境加热的限制，需要外接电源或更高的环境温度，这阻碍了其更广泛的应用。此外，目前对执行器变形行为的监测通常由光学相机记录，然后对获得的图像进行后分析，缺乏实时性。因此，如何设计一个无系绳，且具有感知自身运动的柔性执行器仍是一个挑战。针对上述问题，中国科学院宁波材料技术与工程研究所增材制造材料技术团队程昱川研究员和孙爱华研究员基于石墨烯、低沸点溶液微滴和硅橡胶，制备了一种集成变形驱动和传感特性于一体的光响应液-气相变弹性体(PRPTE)(如图1)。PRPTE具有优异的机械性能，在100℃时，低沸点发生液-气相变产生的轴向力可以高达自身重量的400倍，且稳定性良好。以该材料为主动层材料，团队采用4D打印技术制备了一系列柔性执行器，实现弯曲、抓取和爬行等光控程序化运动(如图3)。尤其重要的是，基于电容变化PRPTE表现出自传感特性。石墨烯吸收近红外光产生热量，低沸点液体发生液-气相变，介电常数减小；石墨烯因硅橡胶膨胀而逐渐分散，弹性体介电常数减小；同时电极间距增大。在以上三个因素的共同作用下，PRPTE的电容会迅速减小，从而实现对其变形的实时感知。模仿生物体利用其自身信号反馈调节肌肉收缩和拉伸，从而进行复杂运动，团队制备了一种人工肌肉(如图2)。该人工肌肉可以通过反馈的电容值得知腿部弯曲角度，并根据需要的角度进行精确控制。该研究实现了柔性执行器的驱动/传感一体化功能集成，为设计和制造具有集成自感知能力的软机器人提供了新思路。该工作以“4D printing Light-Driven soft actuators based on Liquid-Vapor phase transition composites with inherent sensing capability”为题发表在Chemical Engineering Journal, 2023, 454, 140271 。本研究得到了浙江省自然科学基金(No.LZ22E030003)、国家重点研发计划(No.2021YFB3701500)、国家自然科学基金(No.11874366)和宁波市重大科技攻关(No.20211ZDYF020228)等项目的支持。图1 PRPTE执行器的驱动、传感原理和制造图2 PRPTE传感性能的表征图3 4D打印PRPTE/PDMS双层结构执行器

海顿科克直线传动是设计直线运动产品的主要生产厂家，现全新推出SAA06系列电动SplineRail线性执行器。一般来说，直线运动都要求两个独立的组件来处理驱动和导向，但是海顿科克的SR滑轨将这两个机构简化结合在一个单一的，同轴机构中。 该SR滑轨采用了轴承支撑的精密冷轧科克丝杠，置于同轴铝导套内，用以驱动Kerkite聚合物材料的集成螺母套。铝型材花键提供了良好的扭转稳定性。 KerKote TFE涂层和自润滑Kerkite螺母套材料确保使用寿命长，免维护。该电动SR滑轨使用海顿Size17的单叠厚或者双叠厚直线步进电机。 当垂直安装时，该滑轨也可以用于同时提升和旋转（Z轴）。用一个电机驱动螺杆，另一个转动导轨，这样就建立了一个自动抓放机构。螺杆导程从0.05&rdquo 到1.2&rdquo 提供了宽泛的性能区间，包括不需要外部动力或刹车就可以支撑负载的自锁螺纹。海顿科克专门从事客户运动解决方案，而SR滑轨就是基于此而研制的多功能平台。 该产品可以广泛应用在医疗器械，半导体设备，科学仪器，包装机械等一系列自动化设备上，得益于海顿和科克两个产品的完美结合，大大节省了安装空间，简化了机械结构，并且产品质量优异，免维护！ 更多信息请访问海顿直线电机（常州）有限公司网站http://www.haydonkerk.com.cn

全球最大的气体展——2010年第十二届中国国际气体技术、设备与应用展览会(IG,China’2010)，于11月10日～12日在成都世纪城新国际会展中心隆重召开。捷锐作为供气系统整体解决方案的供应商，针对此次会议提出的，气瓶等移动式压力容器的安全运输问题，结合大会提出的“加强产业合作，完善产业链，推动RFID及物联网在气体行业的应用发展”主题，捷锐展示了钢瓶安全运输的解决方案。　　捷锐引进英国专利技术，结合自身在气体行业的研究和经验，开发了针对工业和特种气体使用的高性能钢瓶阀，在钢瓶运输、搬运和使用中，提高钢瓶的密封性，并确保气体纯度。此款钢瓶阀在符合超高标准的洁净厂房内生产制造，10等级的洁净室内装配、测试和包装，有效保证产品用于有毒性、腐蚀性、易燃易爆等危险性气体的安全。瓶阀的一体式无焊接结构膜片，可将气体和运动机械部件隔离，达到甚至超过国家规定使用年限。阀座的特殊支撑和紧固设计，可以将高压负载下阀座的变形量和背压条件下阀座的提升量减至最小，双重密封阀门结构，进一步加强安全性。产品执行器特有的锁紧装置，在运输过程中能被锁定在关闭位置，有效防止震动而引发的泄漏等问题。　　 　　除了针对钢瓶安全使用的解决方案，捷锐在展会中还展示了气体行业生产现场的安全供气管路方案。德国林德气体公司在2009年使用了捷锐供气系统管路相关产品，此次在展会中相关负责人到展会现场看到捷锐相继推出了新产品，表示对捷锐提供的产品将一如既往的充满信心和信赖，会继续使用捷锐相关产品。　　 　　关于捷锐　　捷锐企业(上海)有限公司成立于1993年，专精研发制造高洁净之集中供气系统及流体控制相关零件、组件、系统设备、焊割器具、仪器仪表等。产品主要应用在半导体、气体、化工、生物科技、核电、航天、食品等行业。厂区内配备欧美最先进的高科技生产设备，并设置中央实验室、检测室及Class 10/100/1000无尘室。GENTEC拥有美国40余年的市场、研发及制造经验，提供流体系统整体解决方案，遍布全球的行销服务网络，赢得全球用户的信赖。　　更多信息，请登录公司网站了解详情：www.gentec.com.cn