【技术实现步骤摘要】
一种单极性高输出功率的电化学驱动器及制备方法
本专利技术涉及软体驱动器制备
，具体涉及一种基于电化学驱动的碳纳米复合纤维的单极性输出电化学驱动器。
技术介绍
软体驱动器是一种可以将电、热、电化学或者化学形式的能量转化为机械能输出，可用于拉伸、收缩、扭转、旋转或者弯曲等形变。软体驱动器属于新型的多学科交叉的研究领域，其研究内容涉及电学、力学、材料学、化学、机械设计等学科内容。软体驱动器可用于外骨骼、假肢装置、柔性机械手，近年来被广泛关注。软体驱动器可以按其制作材料、驱动方式进行分类。其制作材料包括可承受大应变的电活性聚合物(EAP)、硅胶、形状记忆合金(SMA)、形状记忆聚合物、水凝胶(hydrogel)、碳纳米管(CNT)等柔性材料制成。由于碳纳米管具有优异的导电性、导热性，是制备软体驱动器的优选材料。碳纳米管纤维肌肉可以通过电化学、温度、湿度以及溶剂吸收等方式进行驱动。由于温度、电热驱动方法的碳纳米管人工肌肉具有较强的热效应，在使用过程中会释放出大量的热，并且使用温区范围大，效率低，难以在实际工业中应用。
【技术保护点】
1.一种单极性高输出功率的电化学驱动器，其特征在于，采用可纺丝的碳纳米管纤维制备碳纳米管纱线，在碳纳米管纱线表面均匀涂覆具有官能团的聚合物，再将均匀涂覆具有官能团的聚合物的碳纳米管纱线通过加捻制备成具有螺旋结构的碳纳米管复合纤维，该具有螺旋结构的碳纳米管复合纤维作为工作电极置于三电极或两电极的电化学系统中构成电化学驱动器；其中，电化学系统包含具有电容为工作电极十倍以上的电化学电容器作为对电极，导电性良好的水系电解液，并且，复合纤维负重自身重量的10000倍以上的重物，通过施加幅值±1V、频率为0.02Hz至5Hz的方波或锯齿波电压，从而实现对重物的做功，其输出能量最高达到1...
【技术特征摘要】
1.一种单极性高输出功率的电化学驱动器，其特征在于，采用可纺丝的碳纳米管纤维制备碳纳米管纱线，在碳纳米管纱线表面均匀涂覆具有官能团的聚合物，再将均匀涂覆具有官能团的聚合物的碳纳米管纱线通过加捻制备成具有螺旋结构的碳纳米管复合纤维，该具有螺旋结构的碳纳米管复合纤维作为工作电极置于三电极或两电极的电化学系统中构成电化学驱动器；其中，电化学系统包含具有电容为工作电极十倍以上的电化学电容器作为对电极，导电性良好的水系电解液，并且，复合纤维负重自身重量的10000倍以上的重物，通过施加幅值±1V、频率为0.02Hz至5Hz的方波或锯齿波电压，从而实现对重物的做功，其输出能量最高达到1J/g，驱动应变达到6.5％，功率密度达到3W/g，收缩应变效率达到6％。其中输出能量密度和输出功率密度分别是人类肌肉的25倍、60倍。
2.如权利要求1所述的一种单极性高输出功率的电化学驱动器，其特征在于，所述具有官能团的聚合物为聚苯乙烯磺酸钠(PSS)。
3.如权利要求1所述的一种单极性高输出功率的电化学驱动器，其特征在于，所述的加捻螺旋结构的碳纳米管纱线的制备方法为：
步骤一：首先通过化学气相沉积生长法制备可纺丝的多壁碳纳米管阵列(MWNT)；
步骤二：使用催化反应得到的可纺丝多壁纳米管(MWNT)阵列制备碳纳米管纱线；从可纺丝多壁碳纳米管阵列中拉伸出5层宽度为5cm、长度为20cm的碳纳米管纱线；通过万分之一天平获取上述5层宽度为5cm、长度为20cm的碳纳米管纱线的质量，表示为m0；重复上述实验，从可纺丝多壁碳纳米管阵列中拉伸出5层宽度为5cm、长度为20cm的碳纳米管纱线，利用移液枪将溶度为5mg/mL的聚苯乙烯磺酸钠(PSS)溶液均匀涂覆到上述碳纳米管纱线上，并且控制涂覆的聚苯乙烯磺酸钠与碳纳米管纱线的质量百分比为30％；待上述复合纱线在室温空气中晾干后，利用电机对其进行匀速加捻，电机的转速为100r/min，加捻至形成螺旋结构。
4.如权利要求1所述的一种单极性高输出...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡兴好，丁建宁，程广贵，袁宁一，徐江，周小双，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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