碳纳米管纤维复合结构型电磁致动器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种碳纳米管纤维复合结构型电磁致动器，包括：碳纳米管纤维复合结构型电致动器或碳纳米管纤维复合结构型电磁致动器；所述碳纳米管纤维复合结构型电致动器，包括：碳纳米管纤维单向螺旋缠绕复合结构型电致动器、碳纳米管纤维双向螺旋缠绕复合结构型电致动器；所述碳纳米管纤维单向螺旋缠绕复合结构型电致动器，包括：纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层、电致伸缩材料层、纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线单向螺旋缠绕层共同构成“三明治”一体化结构，在电场作用下具有对外产生可控伸缩或旋转功能的放大、叠加或增强协同驱动效应。

Carbon nanotube fiber composite structure electromagnetic actuator

【技术实现步骤摘要】
碳纳米管纤维复合结构型电磁致动器
本技术属于人工智能、光机电一体化及机器人驱动
，涉及人工智能、光机电一体化及机器人驱动领域的致动器技术，更具体地涉及一种碳纳米管纤维复合结构型电磁致动器。
技术介绍
当前人工智能、光机电一体化及机器人驱动
的致动器技术得到较快发展。致动器是微机电系统(MicroElectroMechanicalSystems,MEMS)的动力部件，是将驱动能量转换成机械位移或机械力的换能器，承担能量转化、运动传递等重要作用，在人工智能、光机电一体化及机器人领域是需要进一步发展的重要技术之一。在致动器
有热致动器、电致动器、压电致动器和磁致动器。热致动器是利用温度变化产生形变致动，是现阶段MEMS可行的主要致动方式。热致动器与集成电路的工艺和电压兼容、输出力较大，具有可重复执行、精度较高、可靠性较好的特点，相比压电致动器具有一定的技术优势，但热致动器也存在响应速度较慢、能量损耗较大等缺点。电致动器与热致动器和压电致动器相比较，具有重复性较好，无滞后，不需极化、无老化等优势。如何进一步发展致动器技术，如何进一步提高电致动器的性能，是需要解决的技术问题之一。
技术实现思路
针对当前电致动器技术发展存在的系列问题，本技术提供一种碳纳米管纤维复合结构型电磁致动器，以达到优化提升电致动器的各项性能指标。本技术的一种碳纳米管纤维复合结构型电磁致动器的实现具体技术方案包括：碳纳米管纤维复合结构型电致动器、碳纳米管纤维复合结构型电磁致动器；所述碳纳米管纤维复合结构型电致动器，包括：碳纳米管纤维单向螺旋缠绕复合结构型电致动器、碳纳米管纤维双向螺旋缠绕复合结构型电致动器；所述碳纳米管纤维单向螺旋缠绕复合结构型电致动器，包括：纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层、电致伸缩材料层、纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线单向螺旋缠绕层；所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层装配于碳纳米管纤维单向螺旋缠绕复合结构型电致动器的中部；所述电致伸缩材料层装配于纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层的外部，并构成圆筒状结构，或者采用电致伸缩材料浸透交叉融入纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层的弹簧圈与圈之间及外面，与所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层构成复合紧密结构；所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线单向螺旋缠绕层采用纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线按照一定角度方向螺旋缠绕在电致伸缩材料层外面构成外层；所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层、电致伸缩材料层、纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线单向螺旋缠绕层共同构成“三明治”一体化结构。上述方案中，所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线单向螺旋缠绕层的纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线两端连接可控高电压，构成碳纳米管纤维复合结构型电致动器的一个电极，并可控通入高电压并接通纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线单向螺旋缠绕层两端，则纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线单向螺旋缠绕层能够产生伸缩或旋转功能效应；所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧两端连接可控低电压，构成碳纳米管纤维复合结构型电致动器的另一个电极，并可控通入低电压并接通纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧两端，则纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧能够产生伸缩或旋转功能效应；在所述碳纳米管纤维复合结构型电致动器中，由于纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线单向螺旋缠绕层能够可控通入高电压构成一个电极，纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧能够可控通入低电压构成另一个电极，在两个电极层之间对中间电致伸缩材料层构成具有梯度电压特征的电位差，并作用在碳纳米管纤维复合结构型电致动器中间层电致伸缩材料层能够产生伸缩功能效应；所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线单向螺旋缠绕层、电致伸缩材料层和纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层三层在一体化结构中具有可控伸缩或旋转功能的叠加或增强协同效应。上述方案中，所述碳纳米管纤维双向螺旋缠绕复合结构型电致动器，包括：纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层、电致伸缩材料层、纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线双向螺旋缠绕层；所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层装配于碳纳米管纤维双向螺旋缠绕复合结构型电致动器的中部；所述电致伸缩材料层装配于纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层外部，并构成圆筒状结构，或者采用电致伸缩材料浸透交叉融入纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层的弹簧圈与圈之间及外面，与所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层构成复合紧密结构；所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线双向螺旋缠绕层，采用纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线在两个不相同角度或方向进行螺旋缠绕在电致伸缩材料层外面构成外层；所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层、电致伸缩材料层、纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线双向螺旋缠绕层共同构成“三明治”一体化结构。上述方案中，所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线双向螺旋缠绕层的处于两个不同方向进行缠绕的纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线两端可分别连接不同性质可控高电压或电流，其双向螺旋缠绕层通入的高电压或电流方向或大小均能够调控；所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线双向螺旋缠绕层构成碳纳米管纤维复合结构型电致动器的一个电极，并可控通入不同性质高电压或电流时纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线双向螺旋缠绕层能够产生伸缩或旋转功能的双向协同效应；所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧两端连接可控低电压，构成碳纳米管纤维复合结构型电致动器的另一个电极，并可控通入低电压时纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧能够产生伸缩或旋转功能效应；在所述碳纳米管纤维复合结构型电致动器中，由于纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线双向螺旋缠绕层能够可控通入双向不同性质高电压构成一个电极，纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧能够可控通入低电压构成另一个电极，对在两个电极层之间的电致伸缩材料层构成具有梯度电压特征的电位差，并作用在碳纳米管纤维复合结构型电致动器中间层电致伸缩材料层能够产生伸缩功能效应；所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线双向螺旋缠绕层、电致伸缩材料层和纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层三层在一体化结构中具有可控伸缩或旋转功能的叠加或增强协同效应。上述方案中，所述碳纳米管纤维复合结构型电磁致动器包括：磁致伸缩棒、纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线螺旋缠绕层、磁性外壳；所述磁致伸缩棒外面为纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线螺旋缠绕层；所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线螺旋缠绕层外面为磁性外壳；所述磁致伸缩棒、纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线螺旋缠绕层、磁性外壳构成一体化结构；所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线螺旋缠绕层的纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线两端可控通入电压或电流时，纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线螺旋缠绕层会产生伸缩或旋转类型的致动功能效应，其间磁场大小能够发生变化，导致磁致伸缩棒尺寸发生变化，从而使碳纳米管纤维复合结构型电磁致动器的磁致伸缩棒会发生磁致伸缩效应；纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线螺旋缠绕层与磁致伸缩棒能够协同对外产生伸缩或旋转的叠加、增强类型的致动功能效应。上述方案中，所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线，包括：由无数单根碳纳米管纤维组成具有螺旋结构的连续丝线、纳米粒子；所述纳米粒子包括：带电荷的纳米颗粒、纳米电解质物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纳米管纤维复合结构型电磁致动器，其特征在于，包括：碳纳米管纤维复合结构型电致动器或碳纳米管纤维复合结构型电磁致动器；所述碳纳米管纤维复合结构型电致动器，包括：碳纳米管纤维单向螺旋缠绕复合结构型电致动器或碳纳米管纤维双向螺旋缠绕复合结构型电致动器；所述碳纳米管纤维单向螺旋缠绕复合结构型电致动器，包括：纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层、电致伸缩材料层、纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线单向螺旋缠绕层；所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层装配于所述碳纳米管纤维单向螺旋缠绕复合结构型电致动器的中部；所述电致伸缩材料层装配于纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层的外部，与纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层紧密接触；所述电致伸缩材料层构成圆筒状结构；所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线单向螺旋缠绕层采用纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线按照一定角度方向螺旋缠绕在电致伸缩材料层外面构成外层；所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层、电致伸缩材料层、纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线单向螺旋缠绕层共同构成一体化结构。

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管纤维复合结构型电磁致动器，其特征在于，包括：碳纳米管纤维复合结构型电致动器或碳纳米管纤维复合结构型电磁致动器；所述碳纳米管纤维复合结构型电致动器，包括：碳纳米管纤维单向螺旋缠绕复合结构型电致动器或碳纳米管纤维双向螺旋缠绕复合结构型电致动器；所述碳纳米管纤维单向螺旋缠绕复合结构型电致动器，包括：纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层、电致伸缩材料层、纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线单向螺旋缠绕层；所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层装配于所述碳纳米管纤维单向螺旋缠绕复合结构型电致动器的中部；所述电致伸缩材料层装配于纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层的外部，与纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层紧密接触；所述电致伸缩材料层构成圆筒状结构；所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线单向螺旋缠绕层采用纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线按照一定角度方向螺旋缠绕在电致伸缩材料层外面构成外层；所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层、电致伸缩材料层、纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线单向螺旋缠绕层共同构成一体化结构。2.根据权利要求1所述的碳纳米管纤维复合结构型电磁致动器，其特征在于，所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线单向螺旋缠绕层的纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线两端连接可控高电压，构成碳纳米管纤维复合结构型电致动器的一个电极，可控通入高电压并接通纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线单向螺旋缠绕层两端；所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层的两端连接可控低电压，构成碳纳米管纤维复合结构型电致动器的另一个电极，可控通入低电压并接通纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层两端；所述一个电极与另一个电极之间的两个电极层之间对中间电致伸缩材料层构成具有梯度电压特征的电位差；所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线单向螺旋缠绕层、电致伸缩材料层和纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层三层在一体化结构可伸缩或旋转。3.根据权利要求1所述的碳纳米管纤维复合结构型电磁致动器，其特征在于，所述碳纳米管纤维双向螺旋缠绕复合结构型电致动器，包括：纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层、电致伸缩材料层、纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线双向螺旋缠绕层；所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层装配于碳纳米管纤维双向螺旋缠绕复合结构型电致动器的中部；所述电致伸缩材料层装配于纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层的外部，与纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层紧密接触；所述电致伸缩材料层构成圆筒状结构；所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线双向螺旋缠绕层，采用两个不相同角度或方向进行螺旋缠绕在电致伸缩材料层外面构成外层；所述纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线弹簧层、电致伸缩材料层、纳米粒子复合型碳纳米管纤维纱线双向螺旋缠绕层共同构成一体化结构。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁曦明，袁一楠，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：新型
国别省市：湖北,42