触觉制品和使用由模制凝胶组合物制备的烧结制品的应用的制作方法

背景技术：

1、已经对超声驱动的可变摩擦表面开展研究，其中在超声频率下以微米范围内的振幅振动衬底可以使粗糙表面感觉更平滑。这可能是由于“挤压空气膜”效应，其中空气薄膜被截留在输入单元(例如，指尖)与表面之间，这导致两者间的较少接触，从而引起较低摩擦。后期工作将该原理应用于较大的表面，诸如lcd屏幕上的玻璃。

技术实现思路

1、本公开提供触觉制品、制造触觉制品的方法以及使用由模制凝胶组合物制备的烧结制品的应用。

2、在一个方面，本公开描述一种触觉设备，该触觉设备包括成型氧化锆陶瓷板，该成型氧化锆陶瓷板包括板主体和其工作表面；以及压电致动器，该压电致动器附接到成型氧化锆陶瓷板，该压电致动器被配置为以大于20khz的超声频率在该成型氧化锆陶瓷板的工作表面上产生驻波。在一些情况下，成型氧化锆陶瓷板是干燥和烧结成型凝胶制品的产物。成型凝胶制品包括反应混合物的聚合产物，其中在聚合期间，反应混合物定位于模具腔内，并且其中当从模具腔取出时，该成型凝胶制品保持与模具腔相同的尺寸和形状两者(除了模具腔被过填充的区域之外)。

3、在另一方面，本公开描述一种制造触觉设备的方法。该方法包括在模具腔内提供反应混合物，基于反应混合物的总重量，该反应混合物包含20重量％至60重量％的基于氧化锆的粒子；将反应混合物聚合以形成在模具腔内并与模具腔的表面接触的成型凝胶板；从模具腔取出成型凝胶板，其中该成型凝胶板保持与该模具腔相同的尺寸和形状；通过去除溶剂介质形成干成型凝胶板；加热干成型凝胶板以形成成型氧化锆陶瓷板；以及提供压电致动器，该压电致动器附接到成型氧化锆陶瓷板，该压电致动器被配置为以大于20khz的超声频率在该成型氧化锆陶瓷板的工作表面上产生驻波。

4、在本公开的示例性实施方案中获取各种意料不到的结果和优点。本公开的示例性实施方案的优点包括：例如，触觉制品包括与常规玻璃谐振器相比表现出将功率转换成z轴位移的高效率的成型氧化锆陶瓷板。此外，成型氧化锆陶瓷板可由相应成型的凝胶制品制备，该凝胶制品可具有可保留在烧结制品中的复杂且精细的特征。

5、已总结本公开的示例性实施方案的各种方面和优点。上面的
技术实现要素：
并非旨在描述本公开的当前某些示例性实施方案的每个例示的实施方案或每种实施方式。下面的附图和具体实施方式更具体地举例说明了使用本文所公开的原理的某些优选实施方案。

技术特征：

1.一种触觉设备，所述触觉设备包括：

2.根据权利要求1所述的触觉设备，其中所述成型氧化锆陶瓷板还包括作为一体式结构形成在所述板主体上的一个或多个安装特征。

3.根据权利要求2所述的触觉设备，其中所述一个或多个安装特征包括以下中的至少一者：一个或多个狭槽、一个或多个凹槽、一个或多个突出部、一个或多个孔、一个或多个凸台或者一个或多个插口。

4.根据权利要求1所述的触觉设备，其中所述成型氧化锆陶瓷板是干燥和烧结成型凝胶制品的产物。

5.根据权利要求4所述的触觉设备，其中所述成型凝胶制品包含反应混合物的聚合产物，其中在聚合期间，所述反应混合物定位于模具腔内，并且其中当从所述模具腔取出时，所述成型凝胶制品保持与所述模具腔相同的尺寸和形状两者(除了所述模具腔被过填充的区域之外)，所述反应混合物包含：

6.根据权利要求1所述的触觉设备，其中所述成型氧化锆陶瓷板包含至少70摩尔％的基于氧化锆的材料，并且其中至少80重量％的所述基于氧化锆的材料具有立方晶体结构、四方晶体结构、或它们的组合。

7.根据权利要求6所述的触觉设备，其中所述成型氧化锆陶瓷板的密度为立方或四方晶相结晶氧化锆的理论密度的至少99％，所述理论密度为不带有孔的所述立方或四方晶相结晶氧化锆的最大密度。

8.根据权利要求1所述的触觉设备，其中所述板主体包括平坦结构、弯曲结构或波状结构中的至少一者。

9.根据权利要求1所述的触觉设备，还包括被所述成型氧化锆陶瓷板覆盖的显示器。

10.根据权利要求9所述的触觉设备，其中所述显示器由框架容纳，并且所述成型氧化锆陶瓷板经由其一个或多个安装特征安装在所述框架上。

11.根据权利要求1所述的触觉设备，还包括处理器，所述处理器被配置为基于对所述工作表面上输入单元的位置的检测来控制由所述压电致动器生成的所述驻波的频率和振幅。

12.一种制造触觉设备的方法，所述方法包括：

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述基于氧化锆的粒子具有不大于100纳米的平均粒度并且包含至少70摩尔％的zro2。

14.根据权利要求12所述的方法，其中所述基于氧化锆的粒子是结晶的，并且至少80重量％的所述基于氧化锆的粒子具有立方结构、四方结构、或它们的组合。

15.根据权利要求12所述的方法，其中所述基于氧化锆的粒子包含80摩尔％至99摩尔％的锆氧化物、1摩尔％至20摩尔％的钇氧化物以及0摩尔％至5摩尔％的镧氧化物。

16.根据权利要求11所述的方法，其中所述反应混合物还包含：

17.根据权利要求12所述的方法，其中所述成型氧化锆陶瓷板包含至少70摩尔％的基于氧化锆的材料，并且其中至少80重量％的所述基于氧化锆的材料具有立方晶体结构、四方晶体结构、或它们的组合。

18.根据权利要求12所述的方法，其中所述成型凝胶板包括板主体和当与所述模具腔的表面接触时形成在所述板主体上的一个或多个安装特征。

19.根据权利要求12所述的方法，还包括从所述模具腔取出所述成型凝胶板，其中除了所述模具腔被过填充的区域之外，所述成型凝胶制品保持与所述模具腔相同的尺寸和形状。

20.根据权利要求12所述的方法，还包括提供被所述成型氧化锆陶瓷板覆盖的显示器，并且将所述成型氧化锆陶瓷板经由其安装特征附接到所述显示器的框架。

技术总结
本公开提供了触觉制品、制造触觉制品的方法以及使用由模制凝胶组合物制备的烧结制品的应用。触觉制品包括成型氧化锆陶瓷板和压电致动器，该压电致动器附接到成型氧化锆陶瓷板以以超声频率使成型氧化锆陶瓷板振动。

技术研发人员：乔纳森·T·卡尔,保罗·A·肯德里克,纳塔涅尔·D·安德松,沃琳·B·克努松,杰森·L·艾尔德森,凯瑟琳·M·洪帕尔,埃里克·齐布尔斯基
受保护的技术使用者：3M创新有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12