电致动材料及电致动器的制造方法_3

文档序号:9454675阅读:来源:国知局
于基体材料层27的长度。本实施例中第一粘结剂层24的长度和第二粘结剂层26的长度均小于基体材料层27的长度一半,且第一粘结剂层24的长度等于第二粘结剂层16的长度。所述第一粘结剂层24和第二粘结剂层26的厚度可以为I μηι~0.5mm。
[0048]在本实施例中优选地,粘结剂为亚克力胶,厚度为5 μ m。具体地,所述第一粘结剂层24和第二粘结剂层26的粘结剂为亚克力胶,长度为30mm,宽度为18mm,厚度为5 μ m ;
所述基体材料层27为碳基材料层,可以为石墨,碳纳米管,石墨烯,碳纤维和它们衍生物中的一种或两种以上的混合,但不局限于这些材料。所述碳基材料层为薄膜结构,其中碳基材料构成导电导热网络。所述基体材料层27的厚度可以为0.1
[0049]在本实施例中优选地,碳基材料为碳纳米管纸,厚度为7 μ m。具体地,所述基体材料层27为碳纳米管纸,长度为90mm,宽度为18mm,厚度为7 μ m。
[0050]本发明实施例2提供一种电致动器200,其包括至少一第一电极21、至少一第二电极22和所述电致动材料20,所述至少一第一电极21与至少一第二电极22间隔设置于所述电致动材料20的基体材料层27的表面上,并与所述基体材料层27电连接,用于将外部电流输入至基体材料层27中。
[0051]在所述第一电极21及第二电极22通电时,所述波浪型电致动器200具有复合层的特定部位会共同向同一个方向的弯曲,波浪型电致动器200的弯曲部位不连续。
[0052]所述第一电极21、第二电极22可以为棒状、条状、块状或其他二维及三维形状,其截面的形状可以为圆形、方形、梯形、三角形、多边形或其它不规则形状。该第一电极21与第二电极22的材料可选择为金、银、铜、铜合金、铂、铂合金、碲、钢、铁、锌、钨、钼、氧化铝、氧化铟锡、氧化锌、导电性聚合物、石墨或其他导电碳材料、其他可用于固体的导电材料等。
[0053]在本实施例中优选地,所述第一电极21、第二电极22的材料为铜,形状为长条状,宽度为1mm,长度为18mm,间距为90mm ; 所述电致动器200在应用时,将电压通过第一电极21与第二电极22施加于该电致动器200的基体材料层27的两端,电流可通过上述基体材料层27进行传输。由于基体材料层27电导率高,焦耳热效应使第一材料层23,第二材料层25的温度快速升高,热量从所述基体材料层27的周围快速地向整个电致动器扩散,由于第一材料层23,第三材料层25的热膨胀系数大于基体材料层27的热膨胀系数,从而使得加热后它们材料伸长的长度不一致,且基体材料层27与第一材料层23,第二材料层25通过粘结剂层紧密结合在一起,所以受热伸长时不会产生相对滑动,进而导致该电致动器200的左右两个部分分别都向基体材料层27同一侧弯曲,并且由于第一材料层23与第二材料层25间隔设置并不相连,从而形成一个波浪型的弯曲形变,具体如图4所示。
[0054]本发明所述电致动器200的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:形成一由碳基材料薄膜构成基体材料层;
如步骤一所述的碳基材料薄膜,形成所述碳基材料薄膜的方法包括真空抽滤法,滚筒拉膜法等方法,但不局限于上述方法。在本实施例中,制备碳纳米管纸的方法为滚筒拉膜法。
[0055]步骤二:形成由已聚合完成的聚合物薄膜构成的聚合物材料层;
如步骤二所述的聚合物材料薄膜,形成所述聚合物材料薄膜的方法根据第一材料层、第二材料层聚合物材料单体种类的不同分为包括缩聚反应、聚加反应、自由基聚合反应、阴离子聚合反应或阳离子聚合反应。在本实施例中,利用缩聚反应形成聚丙烯薄膜,再对聚丙稀薄膜进行双向拉伸,形成双向拉伸聚丙稀薄膜。
[0056]步骤三:将作为粘结剂层的粘结剂均匀覆盖在由聚合物薄膜构成的聚合物材料层上,分别形成第一复合层和第二复合层;
如步骤三所述的粘结剂层,将粘结剂层均匀分布在第一材料层、第二材料层上的方法包括旋涂法,提拉法,涂抹法等,但不仅局限于上述方法。在本实施例中,采用提拉法将亚克力胶均匀覆盖在双向拉伸聚丙烯薄膜上,形成粘结剂层,进而形成对应的复合层。
[0057]步骤四:通过粘结、压合等方式将第一材料层和第二材料层的聚合物材料薄膜与基体材料层的碳基材料薄膜组合在一起。也就是说,通过粘结剂层采用粘结、压合的方式将第一复合层设于基体材料层上表面(或者下表面)的一端,采用同样的方式将第二复合层间隔设在与第一复合层相同的上表面(或者下表面)的另一端。
[0058]步骤五:用导电胶将第一电极、第二电极分别与碳基材料薄膜形成的基体材料层结合起来。
[0059]以往的电致动器绝大多数都是受电激励后致动器整体产生弯曲形变,与之相比,本发明的波浪型电致动器200可通过先进结构设计与制备,可实现致动器在特定部位产生弯曲,从而大大拓宽了致动器的功能性和多样性。
[0060]实施例3
如图5或图6所示,本发明公开一种电致动材料30,其包括第一复合层、第二复合层、第三复合层和基体材料层37,所述第一复合层和第二复合层间隔设在基体材料层的同一表面上。所述第一复合层设于基体材料层37同一表面的一端上,所述第二复合层设于基体材料层37同一表面的另一端上。第三复合层设于所述基体材料层37的另一表面对应第一复合层和第二复合层的间隔处,第三复合层的宽度小于第一复合层和第二复合层的间隔处的宽度。
[0061]所述第一复合层包括第一材料层33和第一粘结剂层34,第一材料层33和第一粘结剂层34具有相同的长度和宽度,所述第一材料层33通过第一粘结剂层34层叠设于基体材料层37表面的一端;所述第二复合层包括第二材料层35和第二粘结剂层36,第二材料层35和第二粘结剂层36具有相同的长度和宽度,所述第二材料层35通过第二粘结剂层36层叠设于基体材料层37表面的另一端;所述第三复合层包括第三材料层38和第三粘结剂层39,第三材料层38通过第三粘结剂层39叠设于基体材料层37的另一表面上对应第一复合层和第二复合层的间隔处。所述第一材料层33、第二材料层35和第三材料层38的热膨胀系数均大于基体材料层37的热膨胀系数,第一材料层33、第二材料层35和第三材料层38的热膨胀系数可以相同,也可以不同,所述第一材料层33、第二材料层35和第三材料层38均为聚合物材料层,所述基体材料层37为碳基材料层。
[0062]所述第一材料层33,第二材料层35,第三材料层38为聚合物材料,可以为双向拉伸聚丙烯,聚丙烯,聚乙烯,硅橡胶、氟硅橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨脂、环氧树脂、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚丙烯腈等中的一种或几种的组合,但不局限于这些材料。所述第一材料层33、第二材料层35和第三材料层38的长度之和小于或等于基体材料层37的长度。本实施例中,第一材料层33、第二材料层35和第三材料层38具有相同的长度,且第一材料层33、第二材料层35和第三材料层38的长度均小于基体材料层37的长度的三分之一。所述第一材料层33、第二材料层35和第三材料层38的厚度可以为I μπι?5mm。在本实施例中优选地,所述第一材料层33、第二材料层35和第三材料层38的聚合物材料为双向拉伸聚丙烯,长度都为30mm,宽度都为18mm,厚度都为35 μπι。
[0063]所述第一粘结剂层34,第二粘结剂层36,第三粘结剂层39的粘结剂可以为聚乙烯醇,α-氰基丙烯酸乙酯,亚克力胶,光固化胶,热固化胶,非导电性固化胶等中的一种或几种的组合,但不局限于这些材料。所述第一结剂层34、第二结剂层36和第三结剂层39的长度之和小于或等于基体材料层37的长度。本实施例中,第一结剂层34、第二结剂层36和第三结剂层39具有相同的长度,且第一粘结剂层34、第二粘结剂层36和第三粘结剂层39的长度均小于基体材料层37的长度的三分之一。所述第一粘结剂层34,第二粘结剂层36,第三粘结剂层39的厚度可以为I ym~0.5mm。
[0064]在本实施例中优选地,所述第一粘结剂层34、第二粘结剂层36、第三粘结剂层39的粘结剂为亚克力胶,长度都为30mm,宽度都为18mm,厚度都为5 μ m。
[0065]所述基体材料层37为碳基材料,可以为石墨,碳纳米管,石墨烯,碳纤维和它们衍生物中的一种或两种以上的混合,但不局限于这些材料。其特征在于,所述碳基材料为薄膜结构,其中碳基材料构成导电导热网络。所述基体材料层37的厚度可以为0.1ym-1mm0在本实施例中优选地,所述基体材料层37为碳纳米管纸,长度为110mm,宽度为18mm,厚度为7 μ m0
[0066]本发明还公开一种双向波浪型电致动器300,其包括所述的电致动材料30、至少一第一电极31与至少一第二电极32,所述至少一第一电极
当前第3页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1