[发明专利]一种碳纳米管-形状记忆合金射频天线

说明书

本发明涉及一种碳纳米管‑形状记忆合金射频天线。一种碳纳米管‑形状记忆合金射频天线，包括形状记忆合金线或条板，所述形状记忆合金线或条板的表面沿其长度方向均紧密接触有碳纳米管纤维或碳纳米管薄膜。本发明由碳纳米管和形状记忆合金复合而成，解决了原有记忆合金变形过程需要两端接电发热设计不灵活、耗电大的问题，也解决了外部加热引起天线热变形、热应力、热屈曲、热诱发振动等问题。

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，特别涉及一种碳纳米管-形状记忆合金射频天线。

背景技术

射频天线在航空电子、军用电子、敌我识别系统、卫星通信、电子干扰、工业/制造业、石油/天然气等领域广泛使用，在一些使用场景如空间应用中，射频天线的尺寸要求非常严格，很多空间射频天线采用了可折叠、可变形的形状记忆合金(SMA)作为结构材料并承担射频功能。SMA需要一定的温度进行变形动作，一般采用的加热方法有外部和内部两种。外部加热通常采用热空气加热、热辐射及光、微波传递等方法，其热源严重依赖外界，在空间运行的过程中不能保证稳定加热，还容易引起热变形、热应力、热屈曲，热诱发振动等影响天线的运作。内部加热方式又被称为直接加热，一般是对SMA直接通电，利用SMA较高的电阻产生的焦耳热来实现对SMA的加热，因此也被称为电阻热驱动。这种热驱动方式要求在SMA两端接电，设计复杂，不够灵活，如射频天线展开的时候就需要带两根电线或两端焊点，可靠性受影响，也需要 SMA阻值与功率的匹配设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纳米管-形状记忆合金射频天线，该射频天线由碳纳米管和形状记忆合金复合而成，解决了SMA两端接电发热设计不灵活、耗电大的问题，也解决了外部加热引起天线热变形、热应力、热屈曲、热诱发振动等问题。

为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：

一种碳纳米管-形状记忆合金射频天线，包括形状记忆合金线或条板，所述形状记忆合金线或条板的表面沿其长度方向均紧密接触有碳纳米管。

由于碳纳米管纤维和薄膜是碳纳米管组装而成的宏观纳米材料，具有轻质、柔性高、高导电、大比表面积等多功能特性，特别是其电致发热特征，能够瞬间升温和降温，电热转换效率很高，可以将大部分电能转换为热能，节省功耗，并且加温均匀，同时在空间环境有非常好的环境耐受性。因此，本发明将纤维状或膜状碳纳米管紧贴在形状记忆合金线或条板的表面，就能利用碳纳米管通电散发的高热量促使SMA折叠和展开，避免在SMA的两端焊点，设计更加灵活，耗电小，可以设计成任意形状的射频天线。

由此可见，本发明将碳纳米管纤维/薄膜与SMA结合，利用碳纳米管纤维和薄膜的电致发热、高电导和环境耐受性特征与SMA可变性可折叠特征结合，形成无需双端加热，结构灵活而可快速展开和收缩的可变形射频天线，达到低功耗、单端接线方便设计、加热均匀等效果。

在此基础上，上述射频天线可采用多种紧密接触的“结构形式”，具体如下。

在一些实施方式中，以所述形状记忆合金线或条板为芯材，所述碳纳米管纤维或碳纳米管薄膜包裹所述形状记忆合金线。

这种芯—壳的包覆形式可以达到加热更均匀、降低电耗的效果。

以所述形状记忆合金线或条板为芯材，由内至外在所述形状记忆合金线或条板的外表面包覆绝缘材料、所述碳纳米管纤维或碳纳米管薄膜。

在SMA与碳纳米管之间增设绝缘材料，可以在不影响加热的情况下起到保护SMA的效果，延长天线使用寿命。

在一些实施方式中，所述碳纳米管纤维或碳纳米管薄膜的外表面还包覆有绝缘材料。最外层的绝缘材料可以保证天线使用过程中的安全性。

在一些实施方式中，所述碳纳米管-形状记忆合金射频天线为线性、网状或枝状丝状。

本发明对天线的形状不作任何限制，可以是上述任意的形状，并且都能实现碳纳米管与SMA紧密结合的目的。