31与至少一第二电极32间隔设置于所述电致动材料30的基体材料层37的表面上，并与所述基体材料层37电连接。
[0067]在所述第一电极31及第二电极32通电时，双向波浪型电致动器300具有复合层的特定部位会分别形成向2个方向的双向波浪型弯曲，双向波浪型电致动器300的弯曲部位不连续。
[0068]所述电致动器300在应用时，将电压通过第一电极31与第二电极32施加于该电致动器300的基体材料层37的两端，电流可通过上述基体材料层37进行传输。由于基体材料层37电导率高，焦耳热效应使第一材料层33，第二材料层35，第三材料层38的温度快速升高，热量从所述基体材料层37的周围快速地向整个电致动器扩散，由于第一材料层33，第二材料层35，第三材料层38的热膨胀系数大于基体材料层37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37与第一材料层33，第二材料层35，第三材料层38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300的左中右三个部位分别向基体材料层37两侧弯曲，从而形成一个双向波浪型的弯曲形变。电致动器300的致动效果如图6所示。
[0069]实施例3与实施例1和实施例2的不同点在于第一粘结剂层，第二粘结剂层，第三粘结剂层以及第一材料层，第二材料层，第三材料层在基体材料层上不连续，实现致动器不同部位分别向不同侧发生弯曲形变，而不影响相邻的致动单元，大大拓宽了致动器的功能性和多样性。
[0070]本发明所述电致动器300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。
[0071]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。
[0072]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。
[0073]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。
[0074]步骤五:将步骤四获得的复合材料翻转后，通过粘结、压合等方式将第三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、压合的方式将第三复合层设在与第一复合层和第二复合层相对的下表面(或者上表面)上，且对应第一复合层和第二复合层间隔的中间处。
[0075]步骤六: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。
[0076]本发明采用以上技术方案，与现有技术相比较，本发明的电致动材料具有以下优点:其一，可通过先进的结构设计与制备工艺实现致动器的特定部位产生特定方向弯曲，例如实现S型、波浪型、双向波浪型等弯曲形变，大大拓宽致动器的多样性；其二，制备流程简单，生产时间短，可以短时间大规模制备；其三，采用柔性聚合物材料与碳基材料作为主要材料，基于本发明的电致动材料的电致动器具有柔性，且兼具碳基材料良好的电学与力学性能；其四，基于本发明的电致动材料的电致动器响应迅速，形变程度大，优于目前所报道的同类型致动器。
[0077]另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
【主权项】
1.一种电致动材料，其特征在于:其包括第一复合层、第二复合层和基体材料层，所述第一复合层设于基体材料层一端的表面上，所述第二复合层设于基体材料层另一端的表面上，所述第一复合层包括第一材料层和第一粘结剂层，所述第一材料层通过第一粘结剂层层叠设于基体材料层表面的一端；所述第二复合层包括第二材料层和第二粘结剂层，所述第二材料层通过第二粘结剂层层叠设于基体材料层表面的另一端；所述第一材料层和第二材料层的热膨胀系数与基体材料层的热膨胀系数不同，所述第一材料层、第二材料层均为聚合物材料层，所述基体材料层为碳基材料层。2.根据权利要求1所述的电致动材料，其特征在于:所述第一复合层和第二复合层分别设在基体材料层的上下两个不同的表面上。3.根据权利要求1所述的电致动材料，其特征在于: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。4.根据权利要求3所述的电致动材料，其特征在于:所述基体材料层的另一表面对应第一复合层和第二复合层的间隔处设有第三复合层，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，所述第三复合层包括第三材料层和第三粘结剂层，第三材料层通过第三粘结剂层叠设于基体材料层的另一表面上，所述第三材料层为聚合物材料层。5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的电致动材料，其特征在于:所述的聚合物材料层通过粘结剂层采用粘结、压合的方式层叠设置于碳基材料层上。6.根据权利要求1至4任一权利要求所述的电致动材料，其特征在于:所述碳基材料层的碳基材料为石墨、碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯、碳纤维和它们衍生物中的一种或两种以上的组合；所述粘结剂层的粘结剂为光固化胶、热固化胶、非导电性固化胶中的一种或两种以上的的组合；所述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、聚丁二烯和聚丙烯腈中的一种或两种以上的组合。7.根据权利要求1至4任一权利要求所述的电致动材料，其特征在于:所述聚合物材料层的聚合物材料的热膨胀系数均大于所述碳基材料层的碳基材料的热膨胀系数。8.—种S型电致动器，其特征在于:其包括一采用权利要求2所述的电致动材料、至少一第一电极与至少一第二电极，所述至少一第一电极与至少一第二电极间隔设置于所述电致动材料的基体材料层的表面上，并与所述基体材料层电连接；在所述第一电极及第二电极通电时，S型电致动器具有复合层的特定部位会分别向2个方向弯曲，使得致动器整体形成S型弯曲。9.一种波浪型电致动器，其特征在于:其包括一采用权利要求3所述的电致动材料、至少一第一电极与至少一第二电极，所述至少一第一电极与至少一第二电极间隔设置于所述电致动材料的基体材料层的表面上，并与所述基体材料层电连接；在所述第一电极及第二电极通电时，所述波浪型电致动器具有复合层的特定部位会共同向同一个方向的弯曲，波浪型电致动器的弯曲部位不连续。10.一种双向波浪型电致动器，其特征在于:其包括一采用权利要求4所述的电致动材料、至少一第一电极与至少一第二电极，所述至少一第一电极与至少一第二电极间隔设置于所述电致动材料的基体材料层的表面上，并与所述基体材料层电连接；在所述第一电极及第二电极通电时，双向波浪型电致动器具有复合层的特定部位会形成向2个方向的双向波浪型弯曲，双向波浪型电致动器的弯曲部位不连续。
【专利摘要】本发明公开一种电致动材料，包括第一复合层、第二复合层和基体材料层，第一复合层包括第一材料层和第一粘结剂层，第一材料层通过第一粘结剂层层叠设于基体材料层一端的表面；第二复合层包括第二材料层和第二粘结剂层，第二材料层通过第二粘结剂层层叠设于基体材料层另一端的表面；第一、第二材料层的热膨胀系数大于基体材料层的热膨胀系数，第一、第二材料层均为聚合物材料层，基体材料层为碳基材料层。本发明的电致动材料的柔性良好兼具碳基材料良好的电学与力学性能，制备简单。基于本发明的电致动材料的电致动器响应迅速，形变程度大，可实现特定部位产生特定方向弯曲，拓宽致动器的多样性。
【IPC分类】H01L41/18, H01L41/083
【公开号】CN105206738
【申请号】CN201510700567
【发明人】陈鲁倬, 张薇, 翁明岑, 周培迪, 黄志高
【申请人】福建师范大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月26日