一种基于干黏附材料的多功能航天服手套 |
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| 申请号 | CN201911053602.2 | 申请日 | 2019-10-31 | 公开(公告)号 | CN110801063A | 公开(公告)日 | 2020-02-18 |
| 申请人 | 上海航天控制技术研究所; | 发明人 | 孙俊; 刘志刚; 张晓龙; 宋婷; 王金海; 宁雷; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种基于干黏附材料的多功能航天服手套，该手套包括：手套本体、干黏附材料及粘结件；所述手套本体和所述干黏附材料通过粘结件连接。本发明的基于干黏附材料的多用途航天服手套，利用干黏附材料可以多次重复黏附/脱附的特性，可为航天员执行空间站任务时行走活动提供便利性措施，通过干黏附材料与光滑表面 接触 产生黏附 力 ，实现航天员在失重环境下的行走移动。同时，多功能航天服手套可通过面-面粘贴的方式，实现对物体的抓取操控，提高工作效率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于干黏附材料的多功能航天服手套，其特征在于，包括：手套本体、干黏附材料及粘结件；所述手套本体和所述干黏附材料通过粘结件连接。 |
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| 说明书全文 | 一种基于干黏附材料的多功能航天服手套技术领域[0001] 本发明涉及宇航器材领域，具体涉及一种基于干黏附材料的多功能航天服手套。 背景技术[0002] 随着航天事业的发展，越来越多的空间站任务需要航天员执行，空间微重力环境使得地面上接触抓取和摩擦运动变得困难。航天员基本靠拉拽栏杆、扶手从一个位置飘浮到另一个位置，还需要穿鞋底带钩的鞋子，以便固定身体位置。微重力环境给航天员的行走活动带来诸多不便，大大影响作业效率。通过真空吸附和湿黏附固定物体不适用于空间环境，通过磁力吸附会影响其他元器件或仪器工作。 [0003] 因此，实现微重力环境下的稳定接触、黏附、固定，对于提高航天员在空间环境的行走便利性和作业效率具有重要意义。 发明内容[0004] 本发明的目的是提供一种基于干黏附材料的多功能航天服手套，旨在提高航天员执行空间站任务的便利性，特别是便于航天员在失重环境下行走活动和物体抓取。 [0005] 为达到上述目的，本发明提供了一种基于干黏附材料的多功能航天服手套，其包括：手套本体、干黏附材料及粘结件；所述手套本体和所述干黏附材料通过粘结件连接。 [0006] 上述的基于干黏附材料的多功能航天服手套，其中，所述手套本体为航天服手套部分的最外层。 [0007] 上述的基于干黏附材料的多功能航天服手套，其中，所述粘结件为双面胶带。 [0008] 上述的基于干黏附材料的多功能航天服手套，其中，所述双面胶带的一侧为常规强力胶，与手套本体连接；另一侧为低表面能胶，与干黏附材料连接。 [0009] 上述的基于干黏附材料的多功能航天服手套，其中，所述干黏附材料为聚合物黏附材料。 [0011] 上述的基于干黏附材料的多功能航天服手套，其中，所述聚合物黏附材料为楔形阵列结构。 [0012] 上述的基于干黏附材料的多功能航天服手套，其中，所述楔形阵列结构为微米级楔形阵列结构。 [0013] 相对于现有技术，本发明具有以下有益效果： [0014] 本发明所提供的基于干黏附材料的多功能航天服手套，为航天员执行空间站任务提供便利性措施。其优点主要有：第一，本发明可为航天员在空间站行走活动提供便利；第二，本发明可为航天员在空间站抓取物体提供便利；第三，由于本发明采用干黏附材料，可以实现重复贴附和脱附功能。附图说明 [0015] 图1为本发明一种基于干黏附材料的多功能航天服手套的结构示意图； [0016] 图2为本发明一种基于干黏附材料的多功能航天服手套单根手指侧视图； [0017] 图3为本发明实施例制备的具有微米级倾斜阵列机构的干黏附材料示意图； [0018] 图4A为本发明实施例制备倾斜阵列的反型结构示意图； [0019] 图4B为本发明实施例在反型结构上旋涂一层聚二甲基硅氧烷PDMS的示意图； [0020] 图4C为本发明实施例固化脱模后得到的聚二甲基硅氧烷PDMS阵列结构示意图； [0021] 图5A为本发明实施例航天服手套手指末端干黏附材料黏附示意图； [0022] 图5B为本发明实施例航天服手套手指末端干黏附材料脱附示意图。 具体实施方式[0023] 以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本发明，并不是对本发明保护范围的限制。 [0024] 如图1-图2所示，本实施例提供了一种基于干黏附材料的多功能航天服手套，包括：手套本体1、干黏附材料2、双面胶带3，所述手套本体1和所述干黏附材料2通过双面胶材料3连接，粘贴部位为手套的手指部分。 [0025] 所述手套本体1为航天服手套部分的最外层。所述双面胶带3的两侧采用不同的有机胶材料，一侧为常规强力胶，与手套本体1连接，另一侧为低表面能胶，与含有低表面能表面的干黏附材料2连接，起到紧密连接的作用。如图3所示，所述干黏附材料2为具有微米级楔形阵列结构的聚合物黏附材料，微米级阵列结构的存在，使其更容易与物体表面接触。优选地，在本实施例中的楔形阵列结构由一个板状结构及布置在该板状结构表面呈多行多列排布的若干三角形结构组成。 [0026] 如图4A-图4C所示，上述基于干黏附材料的多功能航天服手套的制作方法包括以下步骤： [0027] 第一步，干黏附材料2的制备：采用光刻方法加工获得楔形阵列的反型结构模具4，进而通过旋涂工艺在反型结构模具4上涂覆一层厚度为微米级别的聚二甲基硅氧烷(PDMS)，经过固化脱模得到具有微米级楔形阵列结构的干黏附材料2。 [0028] 第二步，双面胶带3的选择：所述双面胶带3的两侧采用成分不同的有机胶材料，一侧为常规强力胶，适合与手套本体1紧密连接，定义为A侧，一侧为低表面能胶，适合与干黏附材料2紧密连接，定义为B侧。 [0029] 第三步，多功能航天服手套的耦合成型：将第一步制备的干黏附材料2的背面粘贴在双面胶带3的B侧，形成一个整体，再将双面胶3的A侧与手套本体1连接，得到基于干黏附材料的多功能航天服手套。 [0030] 基于干黏附材料的多功能航天服手套的工作原理为： [0031] 当航天员穿着带有多功能航天服手套的航天服在失重环境下行走活动时，将手掌按压在周围的光滑面上，手套上的干黏附材料2提供黏附力，借助手臂力量实现行走移动，航天服手套手指末端的干黏附材料作用情况如图5A所示；当需要脱开光滑面时，通过手掌向外卷曲使干黏附材料2脱离目标面，类似于撕扯胶带的动作，航天服手套手指末端的干黏附材料作用情况如图5B所示。 [0032] 当航天员抓取平面物体时，将手掌正对目标平面，使干黏附材料2接触目标平面，实现对平面物体的黏附并抓起物体；当需要脱开物体时，通过手掌向外卷曲使干黏附材料2脱离目标面。 [0033] 当航天员抓取带有弧形表面的物体时，手掌向内弯曲贴合物体表面，黏附材料2发挥贴附作用将物体抓起，；当需要脱开物体时，通过手掌向外撑开使干黏附材料2脱离目标面。 [0034] 壁虎具有极强的爬行能力，得益于其脚掌独特的微小刚毛结构，这种结构能够更好地与目标表面接触，产生黏附作用，属于范德华力作用范畴，被归为干性黏附，具有干黏附作用的材料称为干黏附材料。模仿壁虎脚掌的刚毛结构制备的基于范德华力的仿壁虎干黏附材料，具有可媲美壁虎脚掌的黏附力，特别是可以实现多次稳定黏附。 [0035] 为此，本发明通过引入仿生干黏附材料，将其通过低表面能连接材料固定在航天服最外层的手套部分，通过干黏附材料的黏附作用，对物体表面进行黏附和脱附，操作简单，提高航天员在空间环境下的行走便利性和作业效率。 [0036] 综上所述，本发明的基于干黏附材料的多用途航天服手套，利用干黏附材料可以多次重复黏附/脱附的特性，可为航天员执行空间站任务时行走活动提供便利性措施，通过干黏附材料与光滑表面接触产生黏附力，实现航天员在失重环境下的行走移动。同时，多功能航天服手套可通过面-面粘贴的方式，实现对物体的抓取操控，提高工作效率。 |
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