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（英文）

周智伟^1,2，严勤华¹，刘长洪¹，范守善^1,2

1. 清华大学物理系清华-富士康纳米科技研究中心2. 清华大学材料学院

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。

关键词：复合材料;电热型;缠绕;致动器;应用;