[发明专利]一种中空纤维驱动器及其制备方法及在微流体操控中的应用

权利要求书

1.一种中空纤维驱动器的制备方法，其特征在于，所述中空纤维驱动器由聚合物中空纤维(3)经加捻形成的捻曲纤维制备得到，包括中空纤维扭转驱动器(1)及中空纤维伸缩驱动器(2)两种，将具有捻曲结构的中空纤维扭转驱动器(1)绕实心柱形成螺旋结构进一步得到中空纤维伸缩驱动器(2)；所述中空纤维驱动器经热退火定型，在静止状态下不自发解螺旋，其中空结构不塌缩；所述中空纤维驱动器通过中空腔体内部充入热流体实现轴向旋转或伸缩，改变退火温度与驱动热流体温度间关系可调整驱动方式为可逆或不可逆驱动。

2.根据权利要求1所述的中空纤维驱动器的制备方法，其特征在于，所述中空纤维扭转驱动器(1)的制备步骤包括：

步骤一：将直径稍小于中空纤维内径的金属丝(4)作为支撑物插入聚合物中空纤维(3)内部，形成金属丝与聚合物的复合纤维(5)；

步骤二：将步骤一中得到的复合纤维(5)一端连接于步进电机，另一端垂直固定，并负载一定重量的重物以保证纤维处于张紧状态，进行加捻，形成纤维壁捻曲的复合纤维；

步骤三：将步骤二所述纤维固定并进行热退火处理，具体操作为将聚合物纤维加热至室温与软化点温度范围内任一温度并保持一段时间；

步骤四：冷却，将金属丝(4)从聚合物纤维(3)中抽出，获得所述驱动器(1)。

3.根据权利要求1所述的中空纤维驱动器的制备方法，其特征在于，所述中空纤维伸缩驱动器(2)的制备步骤包括：

步骤1：将直径稍小于中空纤维内径的金属丝(4)插入聚合物中空纤维(3)内部，形成金属丝与聚合物的复合纤维(5)；

步骤2：将步骤1中得到的复合物(5)的一端固定，另一端连接于步进电机进行加捻；

步骤3：将步骤2中捻曲的复合纤维盘绕一中心棒形成螺旋结构并固定；

步骤4：将步骤3所述纤维固定并进行热退火处理，具体操作为将聚合物纤维加热至室温与软化点温度范围内任一温度并保持一段时间；

步骤5：冷却，将金属丝(4)从聚合物纤维(3)中抽出，获得所述驱动器(2)。

4.根据权利要求3所述的中空纤维驱动器的制备方法，其特征在于，所述伸缩驱动的伸缩方向可通过改变步骤3中螺旋盘绕方向与加捻方向的异同改变，盘绕方向与加捻方向相同的驱动器受热发生收缩运动，盘绕方向与加捻方向相反的驱动器受热发生伸长运动。

5.根据权利要求1所述的中空纤维驱动器的制备方法，其特征在于，所述驱动可通过改变热退火温度和驱动温度调整驱动方式为可逆或不可逆驱动。

6.根据权利要求1所述的中空纤维驱动器的制备方法，其特征在于，所述中空纤维驱动器的响应速度、做功能力及驱动行程可通过改变加捻密度、驱动温度进行调整，并根据螺旋方向的不同而纵向收缩或伸长并旋转。