具体实施方式

本文中描述了本公开的实施例。然而，将理解的是，所公开的实施例仅仅是示例，并且其他实施例能够采取各种和替代形式。附图不必然按比例绘制；一些特征可能被夸大或最小化以示出部件的细节。因此，本文中所公开的具体结构和功能性细节将不被解释为限制性的，而是仅仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式采用实施例的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考任一附图图示和描述的各种特征能够与在一个或多个其他附图中图示的特征相结合，以产生没有明确图示或描述的实施例。所图示的特征的结合为典型应用提供了代表性实施例。然而，对于应用或实施方式可期望符合本公开的教导的特征的各种组合和修改。

本公开不限于下文所描述的具体的实施例和方法，因为具体的部件和/或条件当然可变化。此外，本文中所使用的术语仅被用于描述本公开的实施例的目的，并且不旨在以任何方式进行限制。

如在本说明书和所附权利要求中所使用的那样，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数所指对象。例如，以单数形式提及一个部件旨在包括多个部件。

结合一个或多个实施例将一组或一类材料描述为适合于给定目的表明该组或该类中的任何两个或更多个成员的混合物均是合适的。以化学术语对成分进行描述指代在添加到该描述中指定的任何组合时的成分，并且不必然排除一旦混合后混合物的成分当中的化学相互作用。

除了在明确指示的情况下之外，在本描述中的指示尺寸或材料性质的所有数值数量都将被理解为在描述本公开的最广范围时由词语“约”来修饰。

首字母缩略词或其他缩写词的首次定义适用于相同缩写词在本文中的所有后续使用，并准用于初始定义的缩写词的正常语法变型。除非明确陈述为相反情况，否则对性质的测量由前文或后文中针对相同性质所参考的相同技术来确定。

详细参考发明人已知的组合物、实施例和实施例的方法。然而，应理解的是，所公开的实施例仅是本公开的示例性实施例，其可以以各种和替代形式来实现。因此，本文中所公开的具体细节将不被解释为限制性的，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式采用本公开的代表性基础。

钙离子（Ca²⁺）和镁离子（Mg²⁺）是常在硬水中发现的阳离子。这些离子能够形成沉积物（例如，水垢），诸如碳酸盐。这种沉积物可更容易在热水系统中形成，诸如在热交换器或蒸汽炉中，其中Ca²⁺或Mg²⁺离子可在高温下与二氧化碳反应以生成沉积物。由于沉积物是隔热的，因此沉积物的形成对热流产生不利影响，从而导致热水系统中的不良热传递。

已做出了努力来清洁或移除水中的沉积物。然而，许多人专注于将酸性化学化合物应用于水来溶解沉积物。这种技术方案的主要缺点在于酸性化学化合物的添加不可避免地将附加的污染物带入水中。

能够利用超声破碎法以通过施加超声振动能来分解配合物（complex）或键合实体（linked entity）。超声振动能能够被配合物或键合实体吸收，使得配合物或键合实体的一个组分能够与其另一组分解离。然而，由于热水系统的各种构型，将常规的超声装置装配到这种热水系统以实现水脱钙可能是困难的。因此，需要以更有效的方式对水进行脱钙。

本公开的各方面涉及利用电活性聚合物（EAP）来移除器具的至少一个内部表面上的沉积物（即，水垢）。在一个实施例中，本公开涉及将EAP组件附接到器具的外部表面。在另一个实施例中，本公开涉及将EAP组件附接到器具的内部表面。在这些实施例中的任一者中，EAP组件包括至少一个EAP膜，所述EAP膜可响应于电刺激而变形以生成用于水脱钙的超声振动能。

图1描绘了EAP组件的示意性透视图。如图1中所示，EAP组件100包括位于第一电极110和第二电极120之间的EAP层130。EAP层130的厚度可在10 μm到100 μm的范围内。另外，第一电极110和第二电极120中的每一者的厚度可在100 nm到1 μm的范围内。EAP层130的尺寸（例如，大小和厚度）和晶体结构可根据EAP组件100的应用被调适以负担超声振动能。此外，也可基于EAP组件100的应用相应地调节第一电极110和第二电极120的尺寸（例如，大小和厚度）。此外，由于EAP的疏水性，可在水性环境中使用EAP组件100。因为EAP组件100不需要庞大的电子部件来生成高频振动能，所以EAP组件100可向各种应用提供极好的灵活性。

参考图1，第一电极110和第二电极120可与电源（未示出）电连通，使得能够将电压施加到第一电极110和第二电极120。在一个实施例中，电源可以是电网。在另一个实施例中，电源可以是电池。在又一实施例中，电源可无线地联接到第一电极110和第二电极120。

第一电极110和第二电极120可由导电材料制成。导电材料的示例可包括但不限于石墨和炭黑。

在图1中，EAP组件100的EAP层130可包括至少一个EAP膜。在施加到第一电极110和第二电极120的电压的影响下，所述至少一个EAP膜可变形（即，大小和/或形状的物理变化）。变形可导致超声振动能的生成。移除电压可随后允许所述至少一个EAP膜恢复到原始状态（即，无变形）。

另外，可通过调节施加到第一电极110和第二电极120的电压来调谐超声振动能的频率和/或振幅，这最终可取决于EAP组件100的具体应用。在一个实施例中，振动能的频率可在1到1000 kHz的范围内。

EAP指代能够响应于电刺激而变形的聚合物。可制造成EAP组件100的EAP的示例可包括但不限于硅酮、聚氨酯、丙烯酸酯、烃橡胶、烯烃共聚物、聚偏二氟乙烯共聚物、含氟弹性体、苯乙烯共聚物和粘性弹性体。

进一步地，制备EAP组件100的非限制性方法可包括棒涂法（rod coatingmethod）、杆涂法（bar coating method）或丝网印刷法。

图2描绘了水脱钙系统的第一实施例的示意性透视图。如图2中所示，水脱钙系统200包括器具210和附接到器具210的外部表面的EAP组件220。器具210可以是任何热水系统，包括但不限于热交换器、热水箱、蒸汽炉、洗碗机或咖啡机。在该实施例中，EAP组件220不接触器具210中的水。进一步地，如图2中所描绘的，随着时间推移，可在器具210的内部表面上形成和积聚水垢（例如，碳酸盐）230。

在该实施例中，EAP组件220包括第一电极240、第二电极250和位于第一电极240和第二电极250之间的EAP层260，如图1中所描述的那样。EAP层260可进一步包括至少一个EAP膜，所述EAP膜可响应于电刺激而变形。

为了移除器具210的内部表面上的水垢230，可将电压施加到EAP组件220的第一电极240和第二电极250。该电压然后可诱发EAP层260的变形，这随后生成超声振动能。超声振动能可被传递到器具210的内部表面，在该内部表面处，超声振动能可被水垢230吸收以便脱钙。在水脱钙完成时，可移除电压，使得EAP层260可恢复到原始状态。

电压可由与EAP组件220电连通的电源（未示出）供应。举一个例子，电源可以是电网。举另一个例子，电源可以是电池。再举一个例子，电源可无线地联接到第一电极240和第二电极250。

仍然参考图2，EAP组件220可被可移除地附接到器具210的外部表面。EAP组件220到器具210的附接也可取决于器具210的外部结构。举一个例子，可使用螺钉或螺栓将EAP组件220附接到器具210的外部表面。举另一个例子，EAP组件220可包括卡扣配合特征，该卡扣配合特征被构造成与器具210的外部表面上的部件匹配。再举一个例子，可使用粘合剂将EAP组件220附接到器具210的外部表面。另外，尽管图2展现了附接到器具210的外部表面的一个EAP组件，但是多于一个EAP组件可附接到器具210的外部表面以便水脱钙。

图3描绘了水脱钙系统的第二实施例的示意性透视图。如图3中所示，水脱钙系统300包括器具310和附接到器具310的外部表面的EAP组件320。在该实施例中，器具310可以是任何热水系统，包括但不限于热交换器、热水箱、蒸汽炉、洗碗机或咖啡机。进一步地，如图3中所描绘的，EAP组件320不直接接触器具310中的水，并且随着时间推移，可在器具310的内部表面上形成和积聚水垢（例如，碳酸盐）330。

参考图3，在该实施例中，EAP组件320可包括一个电极340和附接到电极340的EAP层350。EAP层350可包括至少一个EAP膜，所述EAP膜可响应于电刺激而变形。为了进行操作，器具310被接地，从而充当另一个电极，且因此EAP层350位于器具310和EAP组件320的电极340之间。

为了移除器具310的内部表面上的水垢330，可将电压施加到器具310和EAP组件320的电极340。因此，该电压可引起EAP层350变形，从而生成超声振动能。超声振动能然后可被传递到器具310的内部表面上的水垢330并被其吸收以便脱钙。在水脱钙完成时，可移除电压，使得EAP层350可恢复到原始状态。

在该实施例中，供应到器具310的电压可来自电网。另外，供应到EAP组件320的电极340的电压可来自电网、电池或无线地联接到电极340的电源。

进一步地，在该实施例中，EAP组件320可被可移除地附接到器具310的外部表面。EAP组件320的附接可取决于器具310的外部结构。举一个例子，可使用螺钉或螺栓将EAP组件320附接到器具310的外部表面。举另一个例子，EAP组件320可包括卡扣配合特征，该卡扣配合特征被构造成与器具310的外部表面上的部件匹配。再举一个例子，可使用粘合剂将EAP组件320附接到器具310的外部表面。另外，尽管图3展现了附接到器具310的外部表面的一个EAP组件，但是多于一个EAP组件可附接到器具310的外部表面以便水脱钙。

图4描绘了水脱钙系统的第三实施例的示意性透视图。如图4中所示，水脱钙系统400包括器具410和附接到器具410的内部表面的EAP组件420。器具410可以是任何热水系统，包括但不限于热交换器、热水箱、蒸汽炉、洗碗机或咖啡机。在该实施例中，EAP组件420直接接触器具410中的水。进一步地，如图4中所描绘的，随着时间推移，可在器具410的内部表面上形成和积聚水垢（例如，碳酸盐）430。还可能的是，可在EAP组件420的表面上形成和积聚水垢430。

在该实施例中，EAP组件420包括第一电极440、第二电极450和位于第一电极440和第二电极450之间的EAP层460，如图1中所描述的那样。EAP层460可进一步包括至少一个EAP膜，所述EAP膜可响应于电刺激而变形。

为了移除器具410的内部表面上和EAP组件420的表面上的水垢430，可将电压施加到EAP组件420的第一电极440和第二电极450。该电压可引起EAP层460变形以生成超声振动能，所述超声振动能然后可被器具410的内部表面上和EAP组件420的表面上的水垢430吸收以便脱钙。在水垢430移除之后，可移除电压，使得EAP层460可恢复到原始状态。

在该实施例中，电压可由与第一电极440和第二电极450电连通的电源（未示出）供应。举一个例子，电源可以是电网。举另一个例子，电源可以是电池。再举一个例子，电源可无线地联接到第一电极440和第二电极450。

仍然参考图4，EAP组件420可被可移除地附接到器具410的内部表面。EAP组件420的附接也可取决于器具410的内部结构。举一个例子，可使用螺钉或螺栓将EAP组件420附接到器具410的内部表面。举另一个例子，EAP组件420可包括卡扣配合特征，该卡扣配合特征被构造成与器具410的内部表面上的部件匹配。再举一个例子，可使用粘合剂将EAP组件420附接到器具410的内部表面。以上方法本质上仅是示例性的，并且可采用其他方法来完成附接。另外，尽管图4展现了附接到器具410的内部表面的一个EAP组件，但是多于一个EAP组件可附接到器具410的内部表面以便水脱钙。

图5描绘了水脱钙系统的第四实施例的示意性透视图。如图5中所示，水脱钙系统500包括器具510和附接到器具510的内部表面的EAP组件520。器具510可以是任何热水系统，包括但不限于热交换器、热水箱、蒸汽炉、洗碗机或咖啡机。另外，如图5中所描绘的，EAP组件520直接接触器具510中的水。随着时间推移，可在器具510的内部表面上和EAP组件520的表面上形成和积聚水垢（例如，碳酸盐）530。

在该实施例中，EAP组件520包括一个电极540和附接到电极540的EAP层550。EAP层550可包括至少一个EAP膜，所述EAP膜可响应于电刺激而变形。为了进行操作，器具510被接地，从而充当另一个电极，且因此EAP层550位于器具510的内部表面和EAP组件520的电极540之间。

此后，在将电压供应到器具510和EAP组件520的电极540时，EAP层550可变形以生成超声振动能。超声振动能然后可被器具510的内部表面上和EAP组件520的表面上的水垢530吸收以便脱钙。在完成时，可移除电压，使得EAP层550可恢复到原始状态。

在该实施例中，供应到器具510的电压可来自电网。另外，供应到EAP组件520的电极540的电压可来自电网、电池或无线地联接到电极540的电源。

进一步地，在该实施例中，EAP组件520可被可移除地附接到器具510的内部表面。EAP组件520的附接可取决于器具510的内部结构。举一个例子，可使用螺钉或螺栓将EAP组件520附接到器具510的内部表面。举另一个例子，EAP组件520可包括卡扣配合特征，该卡扣配合特征被构造成与器具510的内部表面上的部件匹配。再举一个例子，可使用粘合剂将EAP组件520附接到器具510的内部表面。然而，应理解的是，以上方法本质上仅是示例性的，并且可采用其他方法来完成附接。另外，尽管图5展现了附接到器具510的内部表面的一个EAP组件，但是多于一个EAP组件可附接到器具510的内部表面以便水脱钙。

图6描绘了水脱钙系统的第五实施例的示意性透视图。如图6中所示，水脱钙系统600包括器具610和附接到器具610的内部表面的EAP组件620。器具610可以是任何热水系统，包括但不限于热交换器、热水箱、蒸汽炉、洗碗机或咖啡机。如图6中所描绘的，EAP组件620直接接触器具610中的水，并且随着时间推移，可在器具610的内部表面上形成和积聚水垢（例如，碳酸盐）630。还可能的是，可在EAP组件620的表面上形成和积聚水垢630。

在该实施例中，EAP组件620包括一个电极640和附接到电极640的EAP层650。EAP层650可包括至少一个EAP膜，所述EAP膜可响应于电刺激而变形。为了进行操作，器具610中的水可充当另一个电极。因而，EAP层650可位于EAP组件620的电极640和器具610中的水之间。另外，为了保护EAP层650和增加电极640和器具610中的水之间的电传导，EAP层650可涂覆有一薄层的导电材料660。

具体地，导电材料660可以是但不限于聚合物或金属。聚合物的示例可包括但不限于聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩和聚(对亚苯基)。这些聚合物中的每一者均可与添加剂（诸如但不限于，粘结剂或碳）混合。进一步地，金属的示例可包括但不限于铜、石墨、钛、黄铜、银和铂。

此后，在将电压供应到EAP组件620的电极640和器具610中的水时，EAP层650可变形以生成超声振动能，所述超声振动能然后可被器具610的内部表面上和EAP组件620的表面上的水垢630吸收以便脱钙。然后可在移除水垢630之后移除电压，使得EAP层650可恢复到原始状态。

进一步地，EAP组件620可被可移除地附接到器具610的内部表面。EAP组件620的附接可取决于器具610的内部结构。举一个例子，可使用螺钉或螺栓将EAP组件620附接到器具610的内部表面。举另一个例子，EAP组件620可包括卡扣配合特征，该卡扣配合特征被构造成与器具610的内部表面上的部件匹配。再举一个例子，可使用粘合剂将EAP组件620附接到器具610的内部表面。另外，尽管图6展现了附接到器具610的内部表面的一个EAP组件，但是多于一个EAP组件可附接到器具610的内部表面以便水脱钙。

图7描绘了水脱钙系统的第六实施例的示意性透视图。如图7中所示，水脱钙系统700包括器具710和附接到器具710的内部表面的EAP组件720。器具710可以是任何热水系统，包括但不限于热交换器、热水箱、蒸汽炉、洗碗机或咖啡机。如图7中所描绘的，EAP组件720直接接触器具710中的水。随着时间推移，可在器具710的内部表面上形成和积聚水垢（例如，碳酸盐）730。还可能的是，可在EAP组件720的表面上形成和积聚水垢730。

在该实施例中，EAP组件720包括EAP层740，该EAP层可进一步包括至少一个EAP膜。所述至少一个EAP膜可响应于电刺激而变形。为了进行操作，器具710被接地，从而充当第一电极，并且器具710中的水可充当第二电极。另外，可将一薄层的导电材料750涂覆在EAP层740的两个相对侧上，以保护EAP层740和增加器具710的内部表面和器具710中的水之间的电传导。

具体地，导电材料750可以是但不限于聚合物或金属。聚合物的示例可包括但不限于聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩和聚(对亚苯基)。这些聚合物中的每一者可与添加剂（诸如但不限于，粘结剂或碳）混合。进一步地，金属的示例可包括但不限于铜、石墨、钛、黄铜、银和铂。

为了移除器具710的内部表面上的水垢730，可在器具710的内部表面和器具710中的水之间供应电压。该电压可引起EAP层740变形，这生成超声振动能，所述超声振动能可被水垢730吸收以便脱钙。在水脱钙完成时，可移除电压，使得EAP层740可恢复到原始状态。

在该实施例中，EAP组件720可被可移除地附接到器具710的内部表面。EAP组件720的附接可取决于器具710的内部结构。举一个例子，可使用螺钉或螺栓将EAP组件720附接到器具710的内部表面。举另一个例子，EAP组件720可包括卡扣配合特征，该卡扣配合特征被构造成与器具710的内部表面上的部件匹配。再举一个例子，可使用粘合剂将EAP组件720附接到器具710的内部表面。另外，尽管图7展现了附接到器具710的内部表面的一个EAP组件，但是多于一个EAP组件可附接到器具710的内部表面以便水脱钙。

现在，将描述一种用于对器具中的水进行脱钙的方法。图8示出了图示用于使用EAP组件对器具中的水进行脱钙的方法的示例性框图800。参考图8，在步骤810处，将EAP组件附接到器具的外部表面或内部表面。EAP组件可包括至少一个EAP膜，所述EAP膜可响应于电刺激而变形。在步骤820处，将电压施加到EAP组件，使得所述至少一个EAP膜可变形以生成超声振动能。超声振动能然后可被传递到积聚在器具的内部表面上的水垢并被其吸收以便脱钙。在步骤830处，如果水脱钙完成，则可在步骤840处移除施加到EAP组件的电压。否则，电压可保持施加到EAP组件直到完成为止。此外，在步骤850处，从器具的外部表面或内部表面拆除EAP组件。

虽然上文描述了示例性实施例，但是这些实施例并不旨在描述由权利要求所涵盖的所有可能的形式。说明书中使用的词语是描述性的词语而不是限制性的词语，并且应理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，能够做出各种改变。如先前所描述的，各种实施例的特征能够被结合以形成可能没有被明确描述或图示的本公开的另外的实施例。虽然各种实施例可能已被描述为提供了优点或就一个或多个期望特性而言优于其他实施例或现有技术实施方式，但本领域普通技术人员认识到，一个或多个特征或特性能够被妥协处理以实现期望的整体系统属性，这取决于具体的应用和实施方式。这些属性能够包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、适销性、外观、包装、大小、可服务性、重量、可制造性、易于组装性等。因而，在任何实施例被描述为就一个或多个特性而言相比于其他实施例或现有技术实施方式更不期望的程度上，这些实施例并没有位于本公开的范围之外，并且对于特定应用而言能够是期望的。