一种纳米发动机及其提供动力的方法和纳米机器人技术

本发明专利技术属于纳米科技领域，尤其涉及一种纳米发动机及其提供动力的方法和纳米机器人。本发明专利技术提供的纳米发动机包括：壳体，壳体的内腔被隔离板分隔为第一腔室和第二腔室；第一腔室的室壁上设置有开口；固定在隔离板上的阴极和阳极，阴极和阳极均是一端位于所述第一腔室，另一端位于第二腔室，阴极和阳极位于第二腔室的一端通过导线相连；贯穿第二腔室的排气管，排气管的进气端位于所述第一腔室，排气管的出气端位于壳体外部。本发明专利技术针对现有化学能驱动的纳米发动机动力不足，无法长时间提供足够动力维持运作的缺点，提供了一种全新结构的纳米发动机，该纳米发动机可利用两步反应获得动力，因此在动力持久性上更具优势，运行时长可得到很大的提高。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米发动机及其提供动力的方法和纳米机器人
本专利技术属于纳米科技领域，尤其涉及一种纳米发动机及其提供动力的方法和纳米机器人。
技术介绍
纳米级的机器人已经成为当前最热门的研究之一。纳米机器人可以代替人完成许多复杂高精度的工作，在其运动过程中，纳米发动机是其最关键的一部分，保障纳米机器人在运动中足够的动能。早期国内外对于纳米发动机的研究主要集中在激光驱动的纳米发动机，所谓激光驱动是指利用激光对纳米发动机进行加热，利用聚合物中包裹的金属离子聚集和分解过程中存储和释放能量的原理为纳米机器人提供动能，但能量的释放无法进行合理地控制，无法保障纳米机器人的运动速率。因此，研发人员们想到了利用化学反应产生气体来推动纳米机器人的运动，即开发化学能驱动的纳米发动机。目前，化学能驱动的纳米发动机普遍存在着动力不足的问题，无法长时间提供足够动力维持纳米机器人的运作，因此如何提升纳米发动机的动力持久性，是本领域技术人员亟待解决的技术难题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种纳米发动机及其提供动力的方法和纳米机器人，本专利技术提供的纳米发动机在动力持久性方面具有较大优势。本专利技术提供了一种纳米发动机，包括：壳体，所述壳体的内腔被隔离板分隔为第一腔室和第二腔室；所述第一腔室的室壁上设置有开口；固定在所述隔离板上的阴极和阳极，所述阴极和所述阳极均是一端位于所述第一腔室，另一端位于所述第二腔室，所述阴极和所述阳极位于第二腔室的一端通过导线相连；贯穿所述第二腔室的排气管，所述排气管的进气端位于所述第一腔室，所述排气管的出气端位于壳体外部。优选的，所述壳体的一端为半球形，所述排气管的出气端设置在与其相对的另一端。优选的，所述阴极为石墨电极；所述阳极为石墨电极。优选的，所述导线为铜导线。优选的，所述排气管的出气端覆盖有允许气体通过的半透膜。优选的，所述排气管的数量为多个。本专利技术提供了一种纳米发动机提供动力的方法，包括以下步骤：a)通过开口向上述技术方案所述的纳米发动机的第一腔室内加入碳酸钠和盐酸，封闭所述开口；碳酸钠和盐酸在所述第一腔室进行反应，反应产生的气体通过所述排气管释放到纳米发动机的外部，提供第一阶段的推动力；b)采用无线充电的方式对所述阴极和阳极进行电流输送，所述阴极和阳极电解所述第一腔室内碳酸钠和盐酸反应后的产物，电解产生的气体通过所述排气管释放到纳米发动机的外部，提供第二阶段的推动力。优选的，步骤a)中，在将所述碳酸钠加入到第一腔室之前，先用水溶性膜对所述碳酸钠进行包裹。优选的，步骤a)中，所述盐酸的浓度为0.05～0.5mol/L。本专利技术提供了一种纳米机器人，所述纳米机器人的发动机为上述技术方案所述的纳米发动机。与现有技术相比，本专利技术提供了提供一种纳米发动机及其提供动力的方法和纳米机器人。本专利技术提供的纳米发动机包括：壳体，所述壳体的内腔被隔离板分隔为第一腔室和第二腔室；所述第一腔室的室壁上设置有开口；固定在所述隔离板上的阴极和阳极，所述阴极和所述阳极均是一端位于所述第一腔室，另一端位于所述第二腔室，所述阴极和所述阳极位于第二腔室的一端通过导线相连；贯穿所述第二腔室的排气管，所述排气管的进气端位于所述第一腔室，所述排气管的出气端位于壳体外部。该纳米发动机提供动力的方法包括以下步骤：a)通过开口向所述纳米发动机的第一腔室内加入碳酸钠和盐酸，封闭所述开口；碳酸钠和盐酸在所述第一腔室进行反应，反应产生的气体通过所述排气管释放到纳米发动机的外部，提供第一阶段的推动力；b)采用无线充电的方式对所述阴极和阳极进行电流输送，所述阴极和阳极电解所述第一腔室内碳酸钠和盐酸反应后的产物，电解产生的气体通过所述排气管释放到纳米发动机的外部，提供第二阶段的推动力。本专利技术针对现有化学能驱动的纳米发动机动力不足，无法长时间提供足够动力维持运作的缺点，提供了一种全新结构的纳米发动机，该纳米发动机在提供动力时首先利用碳酸钠(Na2CO3)与盐酸(HCl)反应生成的二氧化碳(CO2)为纳米发动机提供第一阶段的动力；之后利用电解碳酸钠和盐酸反应生成的氯化钠(NaCl)溶液制备氢气(H2)和氯气(Cl2)为纳米发动机提供第二阶段的动力。本专利技术提供的纳米发动机可利用两步反应获得动力，因此在动力持久性上更具优势，纳米发动机的运行时长可得到很大的提高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的纳米发动机的结构示意图；图2是本专利技术实施例1提供的纳米发动机运动速度-时间曲线图；图3是本专利技术实施例2提供的纳米发动机运动速度-时间曲线图；图4是本专利技术实施例3提供的纳米发动机运动速度-时间曲线图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种纳米发动机，包括：壳体，所述壳体的内腔被隔离板分隔为第一腔室和第二腔室；所述第一腔室的室壁上设置有开口；固定在所述隔离板上的阴极和阳极，所述阴极和所述阳极均是一端位于所述第一腔室，另一端位于所述第二腔室，所述阴极和所述阳极位于第二腔室的一端通过导线相连；贯穿所述第二腔室的排气管，所述排气管的进气端位于所述第一腔室，所述排气管的出气端位于壳体外部。参见图1，图1是本专利技术实施例提供的纳米发动机的结构示意图。图1中1为壳体，2为隔离板，3为开口，4为阴极、5为阳极，6为导线，7为排气管。本专利技术提供的纳米发动机包括壳体1、隔离板2、开口3、阴极4、阳极5、导线6和排气管7。其中，壳体1的厚度优选为50～300nm，具体可为50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm、200nm、210nm、220nm、230nm、240nm、250nm、260nm、270nm、280nm、290nm或300nm；壳体1的材质优选为TiO2。在本专利技术提供的一个实施例中，壳体1的一端为半球形，与所述半球形相接的部分为圆柱形。在本专利技术提供的一个实施例中，壳体1圆柱形部分的轴向长度优选为500～1000nm，具体可为500nm、520nm、550nm、570nm、600nm、620nm、650nm、670nm、700nm、720nm、750nm、770nm、800nm、820nm、850nm、870nm、900nm、920nm本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米发动机，包括：/n壳体，所述壳体的内腔被隔离板分隔为第一腔室和第二腔室；所述第一腔室的室壁上设置有开口；/n固定在所述隔离板上的阴极和阳极，所述阴极和所述阳极均是一端位于所述第一腔室，另一端位于所述第二腔室，所述阴极和所述阳极位于第二腔室的一端通过导线相连；/n贯穿所述第二腔室的排气管，所述排气管的进气端位于所述第一腔室，所述排气管的出气端位于壳体外部。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米发动机，包括：
壳体，所述壳体的内腔被隔离板分隔为第一腔室和第二腔室；所述第一腔室的室壁上设置有开口；
固定在所述隔离板上的阴极和阳极，所述阴极和所述阳极均是一端位于所述第一腔室，另一端位于所述第二腔室，所述阴极和所述阳极位于第二腔室的一端通过导线相连；
贯穿所述第二腔室的排气管，所述排气管的进气端位于所述第一腔室，所述排气管的出气端位于壳体外部。


2.根据权利要求1所述的纳米发动机，其特征在于，所述壳体的一端为半球形，所述排气管的出气端设置在与其相对的另一端。


3.根据权利要求1所述的纳米发动机，其特征在于，所述阴极为石墨电极；所述阳极为石墨电极。


4.根据权利要求1所述的纳米发动机，其特征在于，所述导线为铜导线。


5.根据权利要求1所述的纳米发动机，其特征在于，所述排气管的出气端覆盖有允许气体通过的半透膜。


6.根据权利要求1所述的纳米发动机，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙若为，孙一绮，
申请(专利权)人：湖南早晨纳米机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43