[发明专利]纳米传动装置

说明书

本发明公开了纳米传动装置，属于纳米技术领域。本发明通过提供一种具有主动带轮、从动带轮和传动带的纳米传动装置，使得实现纳米机器人内部马达长距离传动，并且传动过程中，主动带轮转动，利用碳纳米管和石墨烯之间的分子间范德华力作用，将运动和动力通过石墨烯传动带传递给从动带轮，使其转动，提高了纳米传动带的稳定性和缓冲吸振性能；另外该纳米传动装置结构简单，价格低廉，摩擦损耗极低。另外，由于碳材料对人体基本没有伤害，所以可以应用于人体内部。

技术领域

本发明涉及纳米传动装置，属于纳米技术领域。

背景技术

现有的纳米传动机构的材料多为重金属材料，以确保其齿轮有效啮合。但是随着纳米机器人渐渐进入生物分子领域，应用在人体内部，采用重金属的纳米传动机构就容易对人体造成不可估量的伤害。

有人曾经尝试制备基于碳材料的传动机构：两根同轴心摆放的直碳纳米管，第一个碳纳米管作为马达轴，第二个碳纳米管作为传动轴。通过两根碳纳米管端头的分子间范德华力作用，实现直线传动。但是该方案只能同轴传动，且传动速度缓慢且不稳定。

而近年来，纳米机械专家设计出的只由几百个原子组成的微小纳米齿轮和马达，其纳米齿轮只能在间距极小环境下使用，若是比较复杂的纳米机器人，可能需要长距离的传动。除此之外，纳米齿轮不是宏观上齿轮真正的啮合传动，所以稳定性差。

发明内容

为了解决目前存在的碳纳米管只能实现同轴传动的问题且比较复杂的纳米机器人，可能需要长距离的传动需求，本发明提供一种纳米传动装置：

碳材料对人体基本没有伤害。因此，本发明采用的石墨烯和碳纳米管就是碳材料的不同结构。更重要的是石墨烯是超润滑材料，因此摩擦系数极低，和碳纳米管之间基本没有摩擦损耗。由于碳纳米管和石墨烯带之间分子间范德华相互作用，从而提高了纳米传动带的稳定性和缓冲吸振性能。

本发明的第一个目的在于提供一种纳米传动装置，所述纳米传动装置包括主动带轮、从动带轮和传动带，所述主动带轮和从动带轮采用碳纳米管，所述传动带采用石墨烯；所述纳米传动装置在实现传动功能时，主动带轮转动，利用碳纳米管和石墨烯之间的分子间范德华力作用，将运动和动力通过石墨烯传动带传递给从动带轮，使其转动。

可选的，所述主动带轮与从动带轮的直径比小于7。

可选的，所述纳米传动装置的尺寸量级在1nm到100nm之间。

可选的，所述主动带轮和/或从动带轮采用多壁碳纳米管。

可选的，所述主动带轮和/或从动带轮采用单壁碳纳米管，且单壁碳纳米管直径在5nm内。

可选的，所述主动带轮和从动带轮的碳管直径分别为8nm和4nm，石墨烯传动带带宽为10nm。

本发明的第二个目的在于提供上述纳米传动装置在微纳加工车床领域内的应用。

本发明的第三个目的在于提供上述纳米传动装置在医疗纳米机器人领域内的应用。

本发明的第四个目的在于提供上述纳米传动装置在纳米尺寸进行修复作业的机器人领域内的应用。

本发明的第五个目的在于提供上述纳米传动装置在离子运输领域的应用。

本发明的有益效果：

通过提供一种具有主动带轮、从动带轮和传动带的纳米传动装置，使得实现纳米机器人内部马达长距离传动，并且传动过程中，主动带轮转动，利用碳纳米管和石墨烯之间的分子间范德华力作用，将运动和动力通过石墨烯传动带传递给从动带轮，使其转动，提高了纳米传动带的稳定性和缓冲吸振性能；另外该纳米传动装置结构简单，价格低廉，摩擦损耗极低。

附图说明