电致伸缩复合材料及电致伸缩元件
阅读：799发布：2020-05-11
专利汇可以提供电致伸缩复合材料及电致伸缩元件专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 电致伸缩 复合材料 ，所述电致伸缩复合材料为片材，其包括：一柔性高分子基体，以及分散在所述柔性高分子基体中的多个一维导电材料，所述多个一维导电材料的轴向基本沿同一方向定向排列。该电致伸缩复合材料可用于人工肌肉或 致动器 等领域。，下面是电致伸缩复合材料及电致伸缩元件专利的具体信息内容。
1.一种电致伸缩复合材料，其包括：一柔性高分子基体，以及分散在所述柔性高分子基体中的多个一维导电材料，所述电致伸缩复合材料为片材，其特征在于，所述多个一维导电材料的轴向基本沿同一方向定向排列。
2.如权利要求1所述的电致伸缩复合材料，其特征在于，当沿垂直于所述多个一维导电材料的轴向的排列方向通电流时，该电致伸缩复合材料沿垂直于所述多个一维导电材料轴向排列的方向膨胀。
3.如权利要求1所述的电致伸缩复合材料，其特征在于，所述多个一维导电材料包括碳纤维、金属纳米线、碳纳米管及碳纳米线中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的电致伸缩复合材料，其特征在于，所述多个一维导电材料基本平行于所述电致伸缩复合材料的表面，且所述多个一维导电材料的轴向的排列方向垂直于所述电致伸缩复合材料的厚度方向。
5.一种电致伸缩复合材料，其包括：一柔性高分子基体，以及设置于该柔性高分子基体当中的多个碳纳米管，所述柔性高分子基体为柔性高分子薄膜，其特征在于，所述多个碳纳米管通过范德华力构成至少一碳纳米管膜结构，所述多个碳纳米管的轴向基本沿同一方向定向排列。
6.如权利要求5所述的电致伸缩复合材料，其特征在于，所述碳纳米管膜结构中相邻的碳纳米管之间形成有多个间隙。
7.如权利要求6所述的电致伸缩复合材料，其特征在于，所述柔性高分子基体的材料浸润到碳纳米管膜结构中相邻的碳纳米管之间的间隙当中，柔性高分子基体的材料与碳纳米管膜结构中的碳纳米管紧密结合在一起。
8.如权利要求5所述的电致伸缩复合材料，其特征在于，所述碳纳米管膜结构包括至少一碳纳米管膜，该碳纳米管膜中的碳纳米管基本平行且平行于碳纳米管膜的表面。
9.如权利要求8所述的电致伸缩复合材料，其特征在于，所述碳纳米管膜中的碳纳米管通过范德华力首尾相连，且基本沿同一方向择优取向排列。
10.如权利要求8所述的电致伸缩复合材料，其特征在于，所述碳纳米管膜结构包括多个碳纳米管膜层叠设置，该多个碳纳米管膜中的碳纳米管的轴向均基本沿同一方向排列。
11.如权利要求5所述的电致伸缩复合材料，其特征在于，所述电致伸缩复合材料包括多个碳纳米管膜结构相互平行且间隔设置，该多个碳纳米管膜结构中的碳纳米管的轴向均基本沿同一方向排列。
12.如权利要求5所述的电致伸缩复合材料，其特征在于，所述碳纳米管在所述电致伸缩复合材料中的质量百分比为0.1％～3％。
13.如权利要求5所述的电致伸缩复合材料，其特征在于，当沿与所述碳纳米管轴向的排列方向垂直的方向通电流时，该电致伸缩复合材料沿与所述碳纳米管轴向的排列方向垂直的方向膨胀。
14.如权利要求1或5所述的电致伸缩复合材料，其特征在于，所述柔性高分子基体材料包括硅橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯、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、聚苯胺、聚吡咯及聚噻吩中的一种或几种的组合。
15.一种电致伸缩元件，其包括：
一电致伸缩材料，所述电致伸缩材料包括一柔性高分子基体，以及均匀设置于该柔性高分子基体当中的多个碳纳米管；
以及一第一电极和一第二电极，所述第一电极与第二电极间隔设置，并与所述电致伸缩材料电连接；
其特征在于，所述多个碳纳米管通过范德华力构成一碳纳米管膜结构，该多个碳纳米管的轴向基本沿相同的方向定向排列，所述第一电极及第二电极设置于所述电致伸缩材料沿碳纳米管轴向方向的两端。
16.如权利要求15所述的电致伸缩元件，其中，所述碳纳米管膜结构包括至少一个碳纳米管膜，该碳纳米管膜包括多个首尾相连且轴向基本沿相同方向定向排列的碳纳米管。
17.如权利要求16所述的电致伸缩元件，其中，所述碳纳米管膜结构包括多个重迭设置的碳纳米管膜，所述多个碳纳米管膜通过范德华力相结合，所述多个碳纳米管膜中碳纳米管的轴向基本沿相同的方向定向排列。
电致伸缩复合材料及电致伸缩元件
技术领域
[0001] 本发明涉及一种电致伸缩复合材料及电致伸缩元件，尤其涉及一种具有定向膨胀特性的电致伸缩复合材料及电致伸缩元件。
背景技术
[0004] 现有技术提供一种电介质弹性体材料。该电介质弹性体材料通常为一硅树脂或聚丙酸树脂橡胶。这种电介质弹性体材料可以提供较高的电致伸缩率，且具有较好的柔韧性，表现出与生物肌肉相似的特性。实际应用时，可将电介质弹性体材料构成的电介质弹性体膜设置于两个平行的金属电极之间。当在两个金属电极之间施加一上千伏特的高压直流电压时，两电极之间产生的静电引力在垂直电介质弹性体膜表面的方向上挤压电介质弹性体膜，使其在平行电介质弹性体膜表面的平面内向各个方向扩张。关闭电压，作用在所述电介质弹性体膜的静电引力消失，电介质弹性体膜恢复原来形状。然而，该电介质弹性体膜通常需要较高的直流电压(上千伏特)才能工作，提高了其使用成本，限制了其应用。另外，该电介质弹性体膜膨胀时，其在同一平面内各向同性地膨胀，从而限制了该电介质弹性体材料的应用。
发明内容
[0005] 有鉴于此，确有必要提供一种具有定向膨胀特性的电致伸缩复合材料及电致伸缩元件。
[0006] 一种电致伸缩复合材料，其包括：一柔性高分子基体，以及分散在所述柔性高分子基体中的多个一维导电材料，所述电致伸缩复合材料为片材。所述多个一维导电材料的轴向基本沿同一方向定向排列。
[0007] 一种电致伸缩复合材料，其包括：一柔性高分子基体，以及设置于该柔性高分子基体当中的多个碳纳米管，所述柔性高分子基体为柔性高分子薄膜。所述多个碳纳米管通过范德华力构成至少一碳纳米管膜结构，所述多个碳纳米管的轴向基本沿同一方向定向排列。
[0008] 一种电致伸缩元件，其包括：一电致伸缩材料，所述电致伸缩材料包括一柔性高分子基体，以及均匀设置于该柔性高分子基体当中的多个碳纳米管；以及一第一电极和一第二电极，所述第一电极与第二电极间隔设置，并与所述电致伸缩材料电连接；所述多个碳纳米管通过范德华力构成一碳纳米管膜结构，该多个碳纳米管的轴向基本沿相同的方向定向排列，所述第一电极及第二电极设置于所述电致伸缩材料沿碳纳米管轴向方向的两端。
[0009] 与现有技术相比较，本发明提供的电致伸缩复合材料及电致伸缩元件，包括柔性高分子基体，以及分散在所述柔性高分子基体中的多个一维导电材料。由于所述多个一维导电材料在高分子基体中基本沿同一方向定向排列，当在垂直于一维导电材料排列的方向通电流时，该电致伸缩复合材料仅在垂直于所述多个一维导电材料排列的方向受热膨胀，该电致伸缩复合材料及电致伸缩元件的热膨胀具有定向性，从而可以应用于精确控制器件中。附图说明
[0010] 图1为本发明实施例提供的电致伸缩复合材料的立体结构示意图。
[0011] 图2为图1所示的电致伸缩复合材料沿II-II线的剖视图。
[0012] 图3为本发明实施例提供的电致伸缩复合材料中采用的碳纳米管膜的扫描电镜照片。
[0013] 图4为本发明实施例提供的电致伸缩复合材料伸缩前与通电伸缩后的对比示意图。
[0014] 图5为采用本发明实施例提供的电致伸缩复合材料的电致伸缩元件的立体结构示意图。
[0015] 图6为图5沿VI-VI线的剖视图。
具体实施方式
[0016] 以下将结合附图详细说明本发明提供的电致伸缩复合材料及电致伸缩元件。
[0017] 请参考图1及图2，本发明实施例提供一种电致伸缩复合材料20，所述电致伸缩复合材料20为片材，其包括：一柔性高分子基体24，及设置于所述柔性高分子基体24中的多个一维导电材料22。在所述柔性高分子基体24中，所述多个一维导电材料22的轴向基本相互平行且基本沿同一方向定向排列。所述多个一维导电材料22的轴向沿同一方向定向排列是指该多个一维导电材料22的长轴的方向沿同一方向排列。所述多个一维导电材料22基本排列在一个平面内，且平行于所述电致伸缩复合材料20的表面排列。且所述多个一维导电材料的轴向的排列方向垂直于所述电致伸缩复合材料的厚度方向。具体地，所述多个一维导电材料22的轴向基本沿一x轴方向排列。另外，还定义一个y轴，y轴垂直于x轴。x轴与y轴所在的平面，平行于所述电致伸缩复合材料20的表面。
[0018] 所述柔性高分子基体24为具有一定厚度的片材。所述柔性高分子基体24为柔性材料构成，该柔性材料导电性不限，只要具有柔性即可。所述柔性高分子基体24的材料为硅橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯、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、聚苯胺、聚吡咯及聚噻吩等中的一种或几种的组合。本实施例中，所述柔性高分子基体24为一硅橡胶薄膜。
[0019] 所述一维导电材料22为一维结构，所述一维导电材料22在所述电致伸缩复合材料20中的质量百分含量为0.1％～50％。具体地，该一维导电材料22包括碳纤维、金属纳米线、碳纳米管及碳纳米线中的一种或几种。该一维导电材料22具有较大的长径比，且具有较佳的导电性。优选地，该一维导电材料22为碳纳米管。所述碳纳米管在所述电致伸缩复合材料20中的质量百分比为0.1％～3％。
[0020] 具体地，该多个碳纳米管组成至少一碳纳米管膜结构26，并复合于所述柔性高分子基体24中构成电致伸缩复合材料20。所述由多个碳纳米管组成的碳纳米管膜结构26为一自支撑结构，所谓“自支撑结构”即该碳纳米管膜结构26无需通过一支撑体支撑，也能保持自身特定的形状。由于该碳纳米管膜结构26中大量碳纳米管通过范德华力相互吸引，形成导电网络，从而使碳纳米管膜结构26具有特定的形状，形成一自支撑结构。进一步地，所述碳纳米管膜结构26中相邻的碳纳米管之间存在间隙，所述柔性高分子基体24的材料浸润到碳纳米管膜结构26中相邻的碳纳米管之间的间隙当中，该柔性高分子基体24的材料与碳纳米管膜结构26中的碳纳米管紧密结合在一起。当所述电致伸缩复合材料20包括多个碳纳米管膜结构26复合于柔性高分子基体24中时，该多个碳纳米管膜结构26可相互间隔地平行设置或层叠设置。该多个碳纳米管膜结构26的层数不限，该电致伸缩复合材料20中碳纳米管相互平行，且该碳纳米管的轴向均基本沿同一x方向排列。所述碳纳米管均基本平行于所述电致伸缩复合材料20的表面。所述x轴与y轴相互垂直，且在同一平面内。x轴与y轴确定的平面与所述碳纳米管膜结构26平行。
[0021] 所述碳纳米管膜结构26包括至少一个碳纳米管膜。当所述碳纳米管膜结构26包括多个碳纳米管膜时，该多个碳纳米管膜可并排设置或层叠设置，并且该多个碳纳米管膜中的碳纳米管的轴向均基本沿同一方向排列。请参阅图3，该碳纳米管膜包括多个碳纳米管，且该多个碳纳米管基本相互平行且平行于碳纳米管膜的表面。具体地，该碳纳米管膜中的多个碳纳米管通过范德华力首尾相连，所述多个碳纳米管的轴向基本沿同一方向(x轴方向)择优取向排列。该碳纳米管膜的厚度为0.01微米～100微米，其中的碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或几种。当该碳纳米管膜中的碳纳米管为单壁碳纳米管时，该单壁碳纳米管的直径为0.5～10纳米。当该碳纳米管膜中的碳纳米管为双壁碳纳米管时，该双壁碳纳米管的直径为1.0～20纳米。当该碳纳米管膜中的碳纳米管为多壁碳纳米管时，该多壁碳纳米管的直径为1.5～50纳米。所述碳纳米管膜的面积不限，可根据实际需求制备。当所述碳纳米管膜结构26包括多个碳纳米管膜层叠设置时，所述碳纳米管膜结构26中相邻的层叠的碳纳米管膜之间通过范德华力紧密连接。所述碳纳米管膜的层数不限，无论多个碳纳米管膜为并排设置或层叠设置，该碳纳米管膜结构26中碳纳米管的轴向均基本沿同一方向排列。
[0022] 本发明实施例提供的电致伸缩复合材料20工作原理如下：将电压施加于所述电致伸缩复合材料20沿垂直于所述多个一维导电材料22的轴向排列方向的两端，并使得该电致伸缩复合材料20中的电流方向垂直于所述一维导电材料22的轴向排列方向，具体地，电流方向可沿y轴方向。此时，电流可通过由一维导电材料22组成的导电网络沿y轴进行传输，并发出焦耳热。由于一维导电材料22的热导率很高，从而使得所述电致伸缩复合材料20的温度快速升高，进而，使得所述一维导电材料22附近的柔性高分子基体24处于熔融状态。随着温度的升高，一维导电材料22中的电子更容易越过柔性高分子基体24所形成的势垒，因此所述通过电致伸缩复合材料20的电流随着电致伸缩复合材料20温度的升高而增大。热量快速地向整个电致伸缩复合材料20扩散，引起所述电致伸缩复合材料20中的柔性高分子基体24以及分散在该柔性高分子基体24中的多个一维导电材料22发生热膨胀。
[0023] 进一步地，由于所述电致伸缩复合材料20中所述多个一维导电材料22的轴向均基本沿同一方向(x轴方向)排列，在沿着所述多个一维导电材料22轴向的排列方向(x轴方向)，所述电致伸缩复合材料20的杨氏模量较大；在垂直于所述多个一维导电材料22轴向的排列方向，即y轴方向，所述电致伸缩复合材料20的杨氏模量较小。故，该电致伸缩复合材料20呈杨氏模量各向异性。因此，所述电致伸缩复合材料20在应用时，通入沿y轴方向的电流时，该电致伸缩复合材料20只在垂直于一维导电材料22轴向排列方向的方向膨胀，即该电致伸缩复合材料20只在y轴方向膨胀，因此，该电致伸缩复合材料20的膨胀具有定向性。所述膨胀方向平行于所述电致伸缩复合材料20的表面。由于该电致伸缩复合材料20的膨胀具有定向性，其可应用于需要定向膨胀的领域。
[0024] 进一步地，通过控制碳纳米管的质量百分比含量可以控制电致伸缩复合材料20的热膨胀性能。具体地，所述电致伸缩复合材料20可通过控制碳纳米管膜结构26的层数来控制电致伸缩复合材料20的热膨胀性能。碳纳米管膜结构26的层数越多，碳纳米管膜结构26沿垂直于碳纳米管轴向的排列方向杨氏模量越大，但电致伸缩复合材料20膨胀性能会随杨氏模量的增加而有所下降。
[0025] 本实施例中，采用200层的碳纳米管膜重叠铺设形成的一层碳纳米管膜结构26设置在硅橡胶柔性基体中构成电致伸缩复合材料20，在电致伸缩复合材料20中的质量百分比为2％左右。该电致伸缩复合材料20的驱动电压较低，仅为25V，该电致伸缩复合材料20升温到180摄氏度时，在垂直于所述碳纳米管轴向排列的方向的膨胀率为2％左右。
[0026] 本实施例中，对该电致伸缩复合材料20进行伸缩特性测量。请参阅图4，在未通电时，测得所述长方体电致伸缩复合材料20的原始长度L1(垂直于碳纳米管的轴向的方向上的长度)为4厘米；施加一40伏特的电压2分钟后，测得所述长方体电致伸缩复合材料20的长度L2(垂直于碳纳米管的轴向的方向上的长度)为4.1025厘米。通过计算可知，在通电后，所述长方体电致伸缩复合材料20的长度变化ΔL为0.1025厘米。故，所述电致伸缩复合材料20的伸缩率为通电前后所述电致伸缩复合材料20的长度变化ΔL与所述电致伸缩复合材料20的原始长度L1的比值，即2.5％。
[0027] 本发明实施例中，碳纳米管膜结构26的制备方法，可通过以下步骤实现：
[0028] 首先，提供一碳纳米管阵列。
[0029] 本发明实施例提供的碳纳米管阵列为单壁碳纳米管阵列、双壁碳纳米管阵列及多壁碳纳米管阵列中的一种或多种。本实施例中，该碳纳米管阵列的制备方法采用化学气相沉积法，其具体步骤包括：(a)提供一平整基底，该基底可选用P型或N型硅基底，或选用形成有氧化层的硅基底，本实施例优选为采用4英寸的硅基底；(b)在基底表面均匀形成一催化剂层，该催化剂层材料可选用铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)或其任意组合的合金之一；(c)将所述形成有催化剂层的基底在700～900℃的空气中退火约30分钟～90分钟；(d)将处理过的基底置于反应炉中，在保护气体环境下加热到500～740℃，然后通入碳源气体反应约5～30分钟，生长得到碳纳米管阵列，其高度为100微米～1毫米。该碳纳米管阵列为多个彼此平行且垂直于基底生长的碳纳米管形成的纯碳纳米管阵列。通过所述控制生长条件，该碳纳米管阵列中基本不含有杂质，如无定型碳或残留的催化剂金属颗粒等。该碳纳米管阵列中的碳纳米管彼此通过范德华力紧密接触形成阵列。该碳纳米管阵列的表面积与所述基底面积基本相同。
[0030] 所述碳源气可选用乙炔、乙烯、甲烷等化学性质较活泼的碳氢化合物，所述保护气体为氮气或惰性气体。本实施例优选的碳源气为乙炔，优选的保护气体为氩气。
[0032] 其次，采用一拉伸工具从碳纳米管阵列中拉取获得一碳纳米管膜，具体包括以下步骤：(a)从所述碳纳米管阵列中选定一个或具有一定宽度的多个碳纳米管，本实施例优选为采用具有一定宽度的胶带、镊子或夹子接触碳纳米管阵列以选定一个或具有一定宽度的多个碳纳米管；(b)以一定速度拉伸该选定的碳纳米管，从而形成首尾相连的多个碳纳米管片段，进而形成一连续的碳纳米管膜。该拉取方向沿基本垂直于碳纳米管阵列的生长方向。
[0033] 在所述拉伸过程中，该多个碳纳米管片段在拉力作用下沿拉伸方向逐渐脱离基底的同时，由于范德华力作用，该选定的多个碳纳米管片段分别与其它碳纳米管片段首尾相连地连续地被拉出，从而形成一连续、均匀且具有一定宽度的碳纳米管膜。该碳纳米管膜包括多个首尾相连且基本沿同一方向排列的碳纳米管，该碳纳米管的排列方向与所述拉伸方向相同。该直接拉伸获得的碳纳米管膜包括多个沿同一方向择优取向排列的碳纳米管，比无序的碳纳米管膜具有更好的均匀性。同时该直接拉伸获得碳纳米管膜的方法，具有简单快速，适宜进行工业化应用的优点。
[0034] 可以理解，由于本实施例碳纳米管阵列中的碳纳米管非常纯净，且由于碳纳米管本身的比表面积非常大，所以该碳纳米管膜本身具有较强的粘性。
[0035] 最后，提供一支撑体，将所述至少两个碳纳米管膜层叠铺设于所述支撑体，并使得相邻的碳纳米管膜中的碳纳米管的排列方向相互平行，获得一碳纳米管膜结构26。
[0036] 所述支撑体可以为一基板，也可选用一框架结构。由于本实施例提供的碳纳米管阵列中的碳纳米管非常纯净，且碳纳米管本身的比表面积非常大，所以该碳纳米管膜具有较强的粘性，该碳纳米管膜可利用其本身的粘性直接粘附于基板或框架。可以将多个碳纳米管膜层叠粘附在基板或框架上，并使得相邻的碳纳米管膜的碳纳米管的排列方向相互平行，基板或框架以外多余的碳纳米管膜部分可以用小刀刮去。去除基板或框架，即得到一碳纳米管膜结构26。该碳纳米管膜结构26包括多个碳纳米管，所述多个碳纳米管基本沿同一个方向定向排列。本实施例中，将200层碳纳米管膜铺设于所述支撑体上，从而获得一碳纳米管膜结构26。
[0037] 本实施例中，进一步还可以包括用有机溶剂处理碳纳米管膜结构26的步骤，该有机溶剂为挥发性有机溶剂，可选用乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿等，本实施例中的有机溶剂采用乙醇。该使用有机溶剂处理的步骤可通过试管将有机溶剂滴落在碳纳米管膜结构26表面浸润整个碳纳米管膜结构26，或者，也可将所述形成有碳纳米管膜结构26的基板或固定框架整个浸入盛有有机溶剂的容器中浸润。待溶剂渗透至基板表面后，将碳纳米管膜结构26的一端用小刀翘起，从而可以将整个碳纳米管膜结构26从基板或固定框架表面取下。所述的碳纳米管膜结构26经有机溶剂浸润处理后，在挥发性有机溶剂的表面张力的作用下，碳纳米管膜中平行的碳纳米管片断会部分聚集成碳纳米管束。因此，该碳纳米管膜结构26表面体积比小，且具有良好的机械强度及韧性。
[0038] 请参阅图5及图6，本发明实施例提供一种采用所述电致伸缩复合材料20的电致伸缩元件40，其包括：一电致伸缩复合材料20、一第一电极42以及一第二电极44。所述电致伸缩复合材料20为具有一定厚度的片材。
[0039] 所述电致伸缩复合材料20包括一柔性高分子基体24，以及均匀设置于该柔性高分子基体24当中的多个一维导电材料22。所述多个一维导电材料22的轴向沿同一方向(即x轴方向)定向排列。所述多个一维导电材料22的轴向沿同一方向定向排列是指该多个一维导电材料22长轴的方向沿同一方向(即x轴方向)排列。所述第一电极42与第二电极44间隔设置，并于所述电致伸缩复合材料20电连接。具体应用时，沿着垂直于该多个一维导电材料22轴向排列的方向(即x轴方向)通入电流，该多个一维导电材料22通电后发热。该电致伸缩复合材料20仅在垂直于所述多个一维导电材料22轴向排列的方向(即x轴方向)受热膨胀。
[0040] 所述柔性高分子基体24的材料为硅橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯、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、聚苯胺、聚吡咯及聚噻吩等中的一种或几种的组合。本实施例中，所述柔性高分子基体24的材料为硅橡胶薄膜。
[0041] 所述一维导电材料22为碳纤维、金属纳米线、碳纳米管及碳纳米线中的一种或几种。所述多个一维导电材料22具有长径比较大，导电性较强的特点。本实施例中，所述一维导电材料22为碳纳米管。在所述柔性高分子基体24中，所述多个碳纳米管的轴向基本沿同一方向定向排列，并形成一碳纳米管膜结构26。所述柔性高分子基体24的材料浸润到碳纳米管膜结构26中相邻的碳纳米管之间的间隙当中，该柔性高分子基体24的材料与碳纳米管膜结构26中的碳纳米管紧密结合在一起。所述碳纳米管在所述电致伸缩复合材料20中的质量百分比为0.1％～3％。，由于碳纳米管具有很大的长径比，较好的导电性，以及较高的强度。本实施例中，包括碳纳米管的电致伸缩复合材料20的电致伸缩元件40具有强度高，导电性好的优点。
[0042] 所述碳纳米管膜结构26由一个碳纳米管膜或多个平行且重叠的碳纳米管膜构成，该碳纳米管膜包括多个择优取向排列的碳纳米管，且该多个碳纳米管的轴向具有一个基本相同的排列方向。所述碳纳米管膜结构26中相邻的层叠的碳纳米管膜之间通过范德华力紧密连接。本实施例中，平行的碳纳米管膜或者碳纳米管膜平行指的是所有碳纳米管膜中的碳纳米管的轴向具有一个基本相同的排列方向。具体地，所述碳纳米管膜结构26中的碳纳米管的轴向基本沿x轴方向排列。
[0043] 所述第一电极42及第二电极44间隔设置，并于所述电致伸缩复合材料20电连接。所述第一电极42及第二电极44为长条形金属，其可以设置于电致伸缩复合材料20中，也可以设置于所述电致伸缩复合材料20两端。只要保证通入所述电致伸缩复合材料20的电流方向垂直于所述多个一维导电材料22轴向的排列方向即可。本实施例中，所述第一电极42及第二电极44为铜片，所述铜片设置于所述电致伸缩复合材料20两端，电流方向沿y轴方向。
[0044] 由于本实施例中的碳纳米管膜结构26在电致伸缩复合材料20中分布较为均匀，因此，所述电致伸缩复合材料20的响应速度较快。因为在垂直于碳纳米管的轴向的排列方向所述电致伸缩复合材料20的杨氏模量较小，而沿着碳纳米管的轴向的定向排列方向所述电致伸缩复合材料20的杨氏模量较大。该电致伸缩复合材料20通电后受热膨胀时，在杨氏模量较小的方向上较容易形变，在杨氏模量较大的方向形变比较困难。因此，所述电致伸缩复合材料20只在垂直于碳纳米管轴向排列的方向(杨氏模量较小的方向)膨胀。该电致伸缩复合材料20的膨胀具有定向性。因此，该电致伸缩元件40的膨胀具有定向性。
[0045] 本发明实施例所述的电致伸缩复合材料及采用所述电致伸缩复合材料的电致伸缩元件具有以下优点：本发明实施例提供的电致伸缩复合材料及采用所述电致伸缩复合材料的电致伸缩元件，包括柔性高分子基体，以及分散在所述柔性高分子基体中的多个一维导电材料，由于所述多个一维导电材料的轴向在高分子基体中基本沿同一方向定向排列，当在垂直于所述多个一维导电材料轴向排列的方向通电流时，该电致伸缩复合材料及采用所述电致伸缩复合材料的电致伸缩元件仅在垂直于一维导电材料轴向排列的方向受热膨胀，该电致伸缩复合材料及采用所述电致伸缩复合材料的电致伸缩元件的热膨胀具有定向性，从而可以应用于某些精确控制器件中。
[0046] 另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据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。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 压电/电致伸缩膜型元件的制造方法 | 2020-05-17 | 112 |
| 压电/电致伸缩膜型元件的制造方法 | 2020-05-18 | 619 |
| 一种电致伸缩材料及其制备方法 | 2020-05-19 | 21 |
| 电致伸缩复合材料及其制备方法 | 2020-05-16 | 929 |
| 压电/电致伸缩材料、压电/电致伸缩体以及压电/电致伸缩元件 | 2020-05-14 | 762 |
| 压电/电致伸缩器件的制作方法 | 2020-05-17 | 802 |
| 电致伸缩光纤调制器 | 2020-05-13 | 205 |
| 压电/电致伸缩器件 | 2020-05-13 | 179 |
| 电致伸缩复合材料及电致伸缩元件 | 2020-05-11 | 329 |
| 电致伸缩器 | 2020-05-11 | 898 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
电致伸缩热门专利
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈