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基于超顺排碳纳米管/高分子复合材料的手臂状电热型致动器

         

摘要

与超顺排碳纳米管薄膜相互浸润的高分子具有均匀的导电性、良好的生物兼容性、合适的力学性能,它在电热型致动器研究领域具有广阔的应用前景.在本文中,首先利用这种具有双层结构的复合材料制作了一个简单的U型小器件来展示电热致动器的工作原理,在电热的作用下该小器件能够产生730°的卷曲.其次,本文介绍了一种具有旋转结构手臂状的致动器(人工手臂).在低电场(小于41 V or 500 V/m)的作用下,该人工手臂能够产生大的形变(大于700°旋转,49.2%的长度收缩和26.4%的直径收缩).所制作的人工手臂和U型小器件能够受电压(或电功率)的精确控制.该人工手臂能够握起4 g(自重的26倍)的重物,展示了一种新的抓取物体的方式,在仿生领域具有良好的应用前景.%A superaligned carbon nanotube film embedded in polymers shows promising applications in the fields of electrothermal actuation because of their homogenous conductivity, good biocompatibility and mechanical properties. We fabricated a simple U-shaped gadget from the composite to investigate the electrothermal actuation mechanism. The gadget can curl to 730°, which is sev-eral times larger than existing actuators. A helix-shaped arm-like actuator ( artificial arm) was also made from the composite, which exhibited a large twisting deformation (more than 700° twisting, 49. 2% length constriction and 26. 4% diameter constriction) when driven with low electrical fields ( less than 500 V/m or 41 V) . The actuation of the U-shaped gadget and the artificial arm can be precisely controlled by the applied voltage or electrical power. The gripping force of the clenched arm is about 4 g, 26 times its own weight. This points to a new way for manipulating objects and its potential application in the biomimetic field.

著录项

  • 来源
    《新型炭材料》 |2017年第5期|411-418|共8页
  • 作者单位

    清华大学物理系,清华-富士康纳米科技研究中心,北京 100084;

    清华大学 材料学院,北京 100084;

    清华大学物理系,清华-富士康纳米科技研究中心,北京 100084;

    清华大学物理系,清华-富士康纳米科技研究中心,北京 100084;

    清华大学物理系,清华-富士康纳米科技研究中心,北京 100084;

    清华大学 材料学院,北京 100084;

  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 chi
  • 中图分类 非金属复合材料;
  • 关键词

    复合材料; 电热型; 缠绕; 致动器; 应用;

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