[发明专利]一种基于碳纳米管的致动器以及致动系统

说明书

本发明涉及一种基于碳纳米管的致动器，其包括：一碳纳米管层；其中，进一步包括一与该碳纳米管层层叠设置的二氧化钒层。本发明的致动器采用碳纳米管层与二氧化钒层复合结构。由于二氧化钒层相变时形变较大，响应速率快，因此该致动器具有较大的形变和较快的响应速率。本发明还涉及一种采用该致动器的致动系统。

技术领域

本发明涉及一种致动器，尤其涉及一种基于碳纳米管的致动器以及该致动器的应用。

背景技术

致动器的工作原理为将其它能量转换为机械能，实现这一转换经常采用的途径有三种：通过静电场转化为静电力，即静电驱动；通过电磁场转化为磁力，即磁驱动；利用材料的热膨胀或其它热特性实现能量的转换，即热驱动。

现有的热致动器通常是以聚合物为主体的膜状结构，通过电流使聚合物温度升高并导致明显的体积膨胀，从而实现致动。热致动设备的原理决定了电极材料必须具备很好的导电性、柔性和热稳定性。

含有碳纳米管的复合材料已被发现可用来制备电热致动复合材料。现有技术提供一种含有碳纳米管的电热致动复合材料，包括柔性高分子基底材料及分散在柔性高分子基底材料中的碳纳米管。含有碳纳米管的电热致动复合材料可以导电，通电以后可发热，发热后，所述含有碳纳米管的电热致动复合材料体积发生膨胀，进而实现弯曲致动。然而，该电热致动复合材料的形变量有限，且响应速率较慢，不利于其进一步应用。

发明内容

本发明提出一种可以实现较大形变量且具有较快响应速率的致动器以及采用该致动器的致动系统。

一种基于碳纳米管的致动器，其包括：一碳纳米管层；其中，进一步包括一与该碳纳米管层层叠设置的二氧化钒层。

如上述致动器，其中，所述碳纳米管层包括多个第一碳纳米管；进一步包括多个第二碳纳米管，所述多个第二碳纳米管设置于所述二氧化钒层内部，从而与所述二氧化钒层形成一复合结构。

如上述致动器，进一步包括一碳纳米管膜，所述碳纳米管膜设置于所述二氧化钒层内部且与所述碳纳米管层间隔设置，从而与所述二氧化钒层形成一复合结构。

如上述致动器，其中，所述碳纳米管膜为多个碳纳米管膜且间隔设置于所述二氧化钒层内部。

如上述致动器，其中，所述碳纳米管膜厚度小于30纳米且间隔大于30 纳米。

如上述致动器，其中，所述碳纳米管膜至少在一个方向的尺寸大于所述二氧化钒层在该方向的尺寸，从而使得所述碳纳米管膜部分延伸到所述二氧化钒层外部。

如上述致动器，其中，所述碳纳米管膜延伸到所述二氧化钒层外的部分进一步与所述碳纳米管层接触并电连接。

如上述致动器，其中，所述碳纳米管膜延伸到所述二氧化钒层外的部分分别与两个间隔设置的电极接触并电连接。

如上述致动器，进一步包括一碳纳米管阵列，所述碳纳米管阵列包括多个碳纳米管平行间隔设置于所述二氧化钒层中，从而与所述二氧化钒层形成一复合结构；所述碳纳米管阵列中的碳纳米管垂直于所述碳纳米管层设置。

如上述致动器，其中，所述碳纳米管阵列中的碳纳米管一端与所述碳纳米管层接触，另一端向远离所述碳纳米管层的方向延伸。

如上述致动器，进一步包括一柔性保护层，所述柔性保护层将所述碳纳米管层或二氧化钒层至少部分包覆。

如上述致动器，其中，所述柔性保护层设置于所述二氧化钒层表面，所述柔性保护层具有弹性且可以与所述二氧化钒层一起收缩。

如上述致动器，其中，所述碳纳米管层中的多个碳纳米管沿着基本平行于碳纳米管层表面的方向延伸。

如上述致动器，其中，所述二氧化钒层为掺杂的二氧化钒层。