應(yīng)用案例

【概述】

本研究中使用ATA-304C功率放大器，搭建電致變形性能測(cè)試平臺(tái)。本實(shí)驗(yàn)首先設(shè)計(jì)并制造了一種基于離子型EAP的微型驅(qū)動(dòng)器陣列，以期用于二維培養(yǎng)細(xì)胞的動(dòng)態(tài)力學(xué)刺激，并介紹這一陣列式微驅(qū)動(dòng)器的原理設(shè)計(jì)、材料選取和制備過程，然后對(duì)該材料進(jìn)行了微觀結(jié)構(gòu)表征和電學(xué)表征，同時(shí)搭建了測(cè)試平臺(tái)對(duì)該微驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行了電致變形性能測(cè)試（定性觀察和定量表征），也改變微驅(qū)動(dòng)器的尺寸，進(jìn)行參數(shù)實(shí)驗(yàn)以進(jìn)一步驗(yàn)證制備方法的可靠性。

實(shí)驗(yàn)名稱：陣列式微致動(dòng)器的制備與力電響應(yīng)表征實(shí)驗(yàn)

研究方向：生物力學(xué)與仿生、離子型電活性聚合物（EAP）材料，設(shè)計(jì)制備柔性致動(dòng)器。

測(cè)試設(shè)備：

1、微觀結(jié)構(gòu)：掃描電子顯微鏡、離子濺射儀

2、電學(xué)性能：方塊電阻測(cè)試儀

3、力學(xué)性能：原子力顯微鏡、微力傳感器、模擬信號(hào)變送器

4、電致變形：光學(xué)顯微鏡、激光位移傳感器、三向位移夾持平臺(tái)

5、數(shù)據(jù)采集與激勵(lì)：工控機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、功率放大器（AigtekATA-304）

6、數(shù)值模擬：COMSOLMultiphysics6.0軟件

圖1：電致變形性能測(cè)試平臺(tái)

實(shí)驗(yàn)過程：

電致變形性能測(cè)試平臺(tái)通過Labview編寫程序生成正弦波、方波等波形（頻率直流至幾百赫茲、幅值小于10V），經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡輸出后由功率放大器（AigtekATA-304）轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)電壓，三向位移夾持平臺(tái)（夾具貼銅箔充當(dāng)電極）固定待測(cè)試件并可調(diào)整其與傳感器的相對(duì)位置；感測(cè)部分從夾持平臺(tái)電極引出導(dǎo)線接數(shù)據(jù)采集卡同步采集驅(qū)動(dòng)電壓（驗(yàn)證與設(shè)置值一致性），用兩個(gè)銅環(huán)固定材料后，激光位移傳感器垂直對(duì)準(zhǔn)微驅(qū)動(dòng)器中心點(diǎn)測(cè)量實(shí)時(shí)橫向位移以表征面外變形；采集部分由數(shù)據(jù)采集卡將信號(hào)傳至工控機(jī)記錄，需提前設(shè)置信號(hào)輸入通道、參考單端模式接線方式，采樣頻率滿足“大于被測(cè)信號(hào)最高頻率2倍”的采樣定理，位移標(biāo)定按“實(shí)際位移為模擬電壓值2倍”建立換算關(guān)系，電壓標(biāo)定無需額外設(shè)置；測(cè)試環(huán)境為室溫15~25℃、濕度40%~50%RH，平臺(tái)還含阻滯力感測(cè)單元和響應(yīng)電流感測(cè)單元。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

通過激光切割技術(shù)在支撐基底膜上制備直徑1.5mm的5×5圓孔陣列，以Nafion為芯層、PEDOT:PSS為電極層成功制成5×5離子型柔性微驅(qū)動(dòng)器陣列，SEM表征顯示電極層與芯層、基底膜結(jié)合緊密，結(jié)構(gòu)連續(xù)致密，保障了工作穩(wěn)定性；孔外PEDOT:PSS表面電阻約6Ω/sq，換算后孔上微驅(qū)動(dòng)器表面電阻約4Ω/sq，為電致動(dòng)性能提供支撐，電致變形測(cè)試表明該陣列在不大的電荷載激勵(lì)下能產(chǎn)生規(guī)律、可控、快速的面外變形，變形與電壓大小和頻率相關(guān)，正弦電壓下最大位移約67μm，直流電下約63μm，參數(shù)實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了其設(shè)計(jì)思路的可靠性與制備方法的可重復(fù)性。

安泰放大器在此應(yīng)用中的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：

一、寬頻帶與高壓擺率——精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)正弦波、方波等復(fù)雜波形

二、大功率輸出與高驅(qū)動(dòng)能力——為驅(qū)動(dòng)器提供充足驅(qū)動(dòng)電流，保障全陣列協(xié)同變形

三、低失真與高輸出穩(wěn)定性——保障多輪次、不同尺寸參數(shù)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可重復(fù)性

【推薦產(chǎn)品】：ATA-304C功率放大器

圖：ATA-304C功率放大器指標(biāo)參數(shù)

本文實(shí)驗(yàn)素材由西安安泰電子整理發(fā)布。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號(hào)源、前置微小信號(hào)放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測(cè)試儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)。如想了解更多功率放大器等產(chǎn)品，請(qǐng)持續(xù)關(guān)注安泰電子官網(wǎng)m.fjiakun.cn或撥打029-88865020。

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