厚度比为1:5?1:10。
[0035]本发明电致动材料10的制备方法，包括以下步骤:
步骤一:形成一由碳纳米管纸构成第一材料层；
如步骤一所述的碳纳米管纸，制备所述碳纳米管纸的方法是用化学气相沉积法生长碳纳米管阵列，而后用直接拉膜的方法，从碳纳米管阵列中抽出碳纳米管薄膜，最后将碳纳米管薄膜层层堆叠起来获得碳纳米管纸。
[0036]步骤二:形成一由已聚合完成的聚合物薄膜构成的第二材料层；
如步骤二所述的聚合物薄膜，形成所述聚合物薄膜的方法根据第二材料层聚合物单体种类的不同分为包括缩聚反应、聚加反应、自由基聚合反应、阴离子聚合反应或阳离子聚合反应。在本实施例中，利用缩聚反应形成聚丙烯薄膜，再对聚丙烯薄膜进行双向拉伸，形成双向拉伸聚丙烯薄膜。
[0037]步骤三:将作为粘结剂层的粘结剂均匀覆盖在聚合物薄膜构成的第二材料层上； 如步骤三所述的粘结剂层，将粘结剂层均匀分布在第二材料层上的方法包括旋涂法，
提拉法，涂抹法等，但不仅局限于上述方法。在本实施例中，采用提拉法将亚克力胶均匀覆盖在双向拉伸聚丙烯薄膜上，形成粘结剂层。
[0038]步骤四:通过粘结剂层采用粘结、压合的方式将碳纳米管纸构成第一材料层与聚合物薄膜构成的第二材料层层叠组合在一起。
[0039]本发明提供一种卷曲型电致动器100，其包括第一电极11、第二电极12和所述电致动材料10。
[0040]所述第一电极11与第二电极12间隔设置并固定于第一材料层13的表面。本实施例中第一电极11与第二电极12与第一材料层13电连接，用于将外部电流输入至第一材料层13中。
[0041]在本实施例中，所述第一电极11，第二电极12可以为棒状、条状、块状或其他二维及三维形状，其截面的形状可以为圆形、方形、梯形、三角形、多边形或其它不规则形状。该第一电极11与第二电极12的材料可选择为金、银、铜、铜合金、铂、铂合金、碲、钢、铁、锌、钨、钼、氧化铝、氧化铟锡、氧化锌、导电性聚合物、石墨或其他导电碳材料、其他可用于固体的导电材料等。
[0042]优选地，形状为条状，材料为铜。
[0043]在本实施例中，所述第一电极11，第二电极12的材料为铜，形状为长条状，宽度为1mm，长度为18mm，间距为70mm ;所述第一材料层13为碳纳米管纸，长度为70mm，宽度为18mm,厚度为7 μ m ;所述粘结剂层14为亚克力胶，长度为70臟，宽度为18臟，厚度为5 μ m ;所述第二材料层15的聚合物为双向拉伸聚丙烯，长度为70mm，宽度为18mm，厚度为35 μπι。
[0044]所述卷曲型电致动器100在应用时，将电压通过第一电极11与第二电极12施加于该卷曲型电致动器100的第一材料层13的两端，电流可通过上述第一材料层13进行传输。由于第一材料层13热导率高，以及焦耳热效应从而使第二材料层15的温度快速升高，热量从所述第一材料层13的周围快速地向整个电致动器扩散，由于第一材料层13与第二材料层15之间的热膨胀系数不同，从而使得两层材料伸长的长度不一致，且第一材料层13与第二材料层15通过粘结剂层紧密结合在一起，所以受热伸长时不会产生相对滑动，又因第一材料层13的热膨胀系数小，进而导致该卷曲型电致动器100向第一材料层13 —侧发生弯曲。
[0045]另外，本实施例通过导线将电源电压施加于该卷曲型电致动器100两端，并对所述卷曲型电致动器100的形变程度进行测量。
[0046]在本实施例中，未通电时，该卷曲型电致动器100的初始弯曲角度为21° (曲率半径为0.06cm1);如图3所示，对其施加5 V直流电压，时间为10 s后，其弯曲角度为389° (曲率半径为1.03cm1);通电前后弯曲角度差大于360°，实现了卷曲形变。相比于目前同类型电致动器，其形变性能特别优异，响应速度快，且具有柔性，轻薄，短时间大规模制备等优点。
[0047]本发明所述卷曲型电致动器100的制备方法，包括以下步骤:
步骤一:形成一由碳纳米管纸构成第一材料层；
如步骤一所述的碳纳米管纸，制备所述碳纳米管纸的方法是用化学气相沉积法生长碳纳米管阵列，而后用直接拉膜的方法，从碳纳米管阵列中抽出碳纳米管薄膜，最后将碳纳米管薄膜层层堆叠起来获得碳纳米管纸。
[0048]步骤二:形成一由已聚合完成的聚合物薄膜构成的第二材料层；
如步骤二所述的聚合物薄膜，形成所述聚合物薄膜的方法根据第二材料层聚合物单体种类的不同分为包括缩聚反应、聚加反应、自由基聚合反应、阴离子聚合反应或阳离子聚合反应。在本实施例中，利用缩聚反应形成聚丙烯薄膜，再对聚丙烯薄膜进行双向拉伸，形成双向拉伸聚丙烯薄膜。
[0049]步骤三:将作为粘结剂层的粘结剂均匀覆盖在聚合物薄膜构成的第二材料层上； 如步骤三所述的粘结剂层，将粘结剂层均匀分布在第二材料层上的方法包括旋涂法，
提拉法，涂抹法等，但不仅局限于上述方法。在本实施例中，采用提拉法将亚克力胶均匀覆盖在双向拉伸聚丙烯薄膜上，形成粘结剂层。
[0050]步骤四:通过粘结剂层采用粘结、压合的方式将碳纳米管纸构成第一材料层与聚合物薄膜构成的第二材料层层叠组合在一起。
[0051 ] 步骤五:用导电胶将两个电极分别与碳纳米管纸结合起来形成卷曲型电致动器。
[0052]另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
【主权项】
1.一种电致动材料，其特征在于:其包括第一材料层、第二材料层以及位于第一材料层和第二材料层之间的粘结剂层，所述第一材料层、粘结剂层和第二材料层层叠设置，且第一材料层与第二材料层的热膨胀系数不同，所述第一材料层为碳纳米管纸，所述第二材料层为聚合物薄膜。2.根据权利要求1所述的电致动材料，其特征在于:所述第一材料层和第二材料层通过粘结剂层采用粘结、压合的方式层叠设置；所述第一材料层的厚度为0.1 μπι?1mm，所述第二材料层的厚度为I ym?5mm，所述粘结剂层14的厚度为I μπι?0.5mm。3.根据权利要求1所述的电致动材料，其特征在于:所述碳纳米管纸包括至少一层的碳纳米管薄膜，所述碳纳米管薄膜包括多个碳纳米管，所述多个碳纳米管通过范德华力首尾相连，所述多个碳纳米管的轴向基本沿同一方向择优取向排列；所述粘结剂层的粘结剂采用光固化胶、热固化胶、非导电性固化胶中的一种或两种以上的组合；所述第二材料层为双向拉伸聚丙烯，聚丙烯，聚乙烯，硅橡胶、氟硅橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨脂、环氧树脂、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚苯乙烯、聚丁二烯和聚丙烯腈中的一种或几种的组合。4.根据权利要求1所述的电致动材料，其特征在于:所述碳纳米管纸的热膨胀系数小于所述聚合物薄膜的热膨胀系数。5.一种电致动材料的制备方法，其包括以下步骤: 步骤一:形成一由碳纳米管纸构成第一材料层； 步骤二:形成一由已聚合完成的聚合物薄膜构成的第二材料层； 步骤三:将作为粘结剂层的粘结剂均匀覆盖在聚合物薄膜构成的第二材料层上； 步骤四:通过粘结剂层采用粘结、压合的方式将碳纳米管纸构成第一材料层与聚合物薄膜构成的第二材料层层叠组合在一起。6.根据权利要求5所述的一种电致动材料的制备方法，其特征在于:形成所述聚合物薄膜的方法包括缩聚反应、聚加反应、自由基聚合反应、阴离子聚合反应和阳离子聚合反应，根据第二材料层聚合物单体种类的不同选取相应的方法形成所述聚合物薄膜。7.根据权利要求5所述的一种电致动材料的制备方法，其特征在于:将粘结剂层均匀分布在第二材料层上的方法包括旋涂法、提拉法和涂抹法。8.一种卷曲型电致动器，其特征在于:其包括一采用权利要求1至7任一所述的电致动材料、至少一第一电极与至少一第二电极，所述至少一第一电极与至少一第二电极间隔设置于所述电致动材料上，并与所述电致动材料电连接。9.根据权利要求8所述的一种卷曲型电致动器，其特征在于:在所述第一电极及第二电极通电时，所述的卷曲型电致动器向碳纳米管纸的表面方向弯曲。10.根据权利要求8所述的一种卷曲型电致动器，其特征在于:所述的卷曲型电致动器实现弯曲角度大于360°的卷曲式形变。
【专利摘要】本发明公开一种电致动材料，包括第一材料层、第二材料层以及位于第一材料层和第二材料层之间的粘结剂层，所述第一材料层、粘结剂层和第二材料层层叠设置，且第一材料层与第二材料层的热膨胀系数不同，所述第一材料层为碳纳米管纸，所述第二材料层为聚合物薄膜。基于该电致动材料的卷曲型电致动器具有制备流程简单、可短时间大规模制备、具有柔性等特点，并且响应迅速，形变幅度大，可实现弯曲角度超过360°的卷曲形变等优点，优于目前所报道的同类型致动器。
【IPC分类】H01L41/18, H01L41/083, H01L41/37
【公开号】CN105355776
【申请号】CN201510701094
【发明人】陈鲁倬, 张薇, 翁明岑, 周培迪, 黄志高
【申请人】福建师范大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月26日