[发明专利]一种仿生的水下电化学驱动器

权利要求书

1.一种仿生的水下电化学驱动器，其特征在于，为双层异质悬臂梁结构，包括柔性基底和生长在柔性基底上的驱动材料；所述驱动材料与柔性基底的厚度比满足(0.5～1.0)：1；该水下电化学驱动器能通过发生化学反应将电能转化为机械能；当电化学驱动器作为负极工作时，水体环境中的阳离子会嵌入驱动材料并使其发生体积膨胀，而柔性基底则不会发生由离子嵌入而引发的体积膨胀，此二者之间的竞争与相互作用会使得双层电化学驱动器朝着驱动材料一侧发生弯曲，从而实现驱动效应，驱动电压低至0.3V；

所述的仿生的水下电化学驱动器的制备方法，利用金属箔材压延机多次冷压轧制出符合厚度设计要求的柔性基底；随后对其进行超声清洗并真空干燥；之后将其裁剪成为方形箔材用作依托驱动材料生长的基底；将两片同种金属箔材四边对齐，用银浆对其进行封边处理；随后利用银浆粘接双层金属箔材的四边使其固定在玻璃模具上；随后整体放置于真空鼓风干燥箱内烘干加速银浆凝固、增强粘接效果；随后将其取出，用无水乙醇和去离子水反复清洗，并用无尘布擦净备用；随后根据驱动材料与柔性基底的厚度比称取预设量的过渡金属硫化物纳米粉末放置于研钵内研磨；量取预设量的去离子水与研磨后的过渡金属硫化物粉末进行混合；将混合液在50℃、20000Hz的超声水浴环境中处理，使得过渡金属硫化物粉末在混合液中分散均匀；随后将备好的金属箔材及粘结的玻璃模具平放于水热反应釜的聚四氟乙烯内胆中；倒入超声处理过的混合液；将反应釜扣紧，将釜内气压抽至2×10^-1mbar，随后通入氩气、氮气或氧气，之后将反应釜放置于温度160～200℃的高温烘箱中反应90～150min；通过调控反应时间来控制驱动材料在柔性基底上生长的厚度；待反应时间结束后将反应釜取出，放置于室温条件下自然降温；随后打开反应釜、取出内胆中的反应材料；用手术刀沿银浆边缘裁出制备好的薄膜，并将其置于真空鼓风烘箱中烘干；随后再用无水乙醇和去离子水反复清洗，之后放置于室温条件下自然风干；从而获得所需的水下电化学驱动器， 随后将其作为工作电极与铂片电极和饱和甘汞电极一同组成三电极系统，在0.5mol浓硫酸环境下进行测试。

2.根据权利要求1所述的仿生的水下电化学驱动器，其特征在于，所述的柔性基底为5～10μm厚的铝箔、银箔、金箔或钨箔。

3.根据权利要求1所述的仿生的水下电化学驱动器，其特征在于，所述的驱动材料由过渡金属硫化物中的任一种或多种混合生长而成。

4.根据权利要求1所述的仿生的水下电化学驱动器，其特征在于，利用银浆封边及粘结过程中银浆涂布的宽度为1mm。

5.根据权利要求1所述的仿生的水下电化学驱动器，其特征在于，两处所述真空鼓风干燥箱内烘干的温度为100℃，时间为5min。

6.根据权利要求1所述的仿生的水下电化学驱动器，其特征在于，利用金属箔材压延机多次冷压轧制出符合厚度设计要求的柔性基底；随后对其进行超声清洗并真空干燥24h。

7.根据权利要求1所述的仿生的水下电化学驱动器，其特征在于，将混合液在50℃、20000Hz的超声水浴环境中处理0.5h。