[发明专利]电热致动器

说明书

一种电热致动器，包括至少两个致动部、至少一连接部以及至少两个电极，所述至少两个致动部通过所述至少一连接部电连接，每一致动部及每一连接部包括一柔性高分子层及一碳纳米管纸，该碳纳米管纸与该柔性高分子层层叠设置，且至少部分碳纳米管纸包埋于该柔性高分子层中，该碳纳米管纸与该柔性高分子层的厚度比为1：10至1：7，该碳纳米管纸的密度大于等于0.5g/cm³，该柔性高分子基体的热膨胀系数为该碳纳米管纸的热膨胀系数的10倍以上，至少两个致动部和至少一连接部连接形成至少一导电通路，该至少两个电极间隔设置向该导电通路引入驱动电流，每一该致动部中碳纳米管纸沿其电流方向的电导率为1000S/m至6000S/m，每一该连接部中碳纳米管纸沿其电流方向的电导率大于6000S/m。

技术领域

本发明涉及一种电热致动器，尤其涉及一种使用碳纳米管纸的电热致动器。

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

有鉴于此，确有必要提供一种可以实现较大形变量且具有较快响应速率的电热致动器。

一种电热致动器，其特征在于，包括至少两个致动部、至少一连接部以及至少两个电极，所述至少两个致动部通过所述至少一连接部电连接，每一致动部及每一连接部包括一柔性高分子层以及一碳纳米管纸，所述碳纳米管纸与所述柔性高分子层层叠设置，且至少部分碳纳米管纸包埋于所述柔性高分子层中，所述碳纳米管纸与所述柔性高分子层的厚度比大于等于1：10小于等于1：7，所述碳纳米管纸的密度大于等于0.5g/cm3，所述柔性高分子基体的热膨胀系数为所述碳纳米管纸的热膨胀系数的10倍以上，至少两个致动部和至少一连接部连接形成至少一导电通路，所述至少两个电极间隔设置向该导电通路引入驱动电流，每一所述致动部中碳纳米管纸沿其电流方向的电导率大于等于1000S/m且小于等于6000S/m，每一所述连接部中碳纳米管纸沿其电流方向的电导率大于6000S/m。

一种电热致动器，其特征在于，包括：至少两个致动部和至少一个连接部，所述至少两个致动部和至少一连接部分别沿一第一方向和一第二方向延伸且连接形成至少一导电通路，每一致动部及每一连接部包括包括一柔性高分子层以及一碳纳米管纸层叠设置，且至少部分碳纳米管纸包埋于所述柔性高分子层中，所述碳纳米管纸与所述柔性高分子层的厚度比大于等于1：10小于等于1：7，所述碳纳米管纸的密度大于等于0.5g/cm3，所述柔性高分子层的热膨胀系数为所述碳纳米管纸的热膨胀系数的10倍以上；以及至少两个电极，该至少两个电极分别设置于所述导电通路的两端，且与所述碳纳米管纸电连接，向该导电通路引入驱动电流，每一所述致动部沿所述第一方向的电导率大于等于1000S/m且小于等于6000S/m，每一所述连接部沿所述第二方向的电导率大于6000S/m。