【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于人工肌肉领域，特别涉及一种空气中运行的电致变色人工肌肉及其制备和应用。
技术介绍
1、近年来，具有高柔韧性和高弹性的人造肌肉已被广泛应用于生物医学设备和仿生机器人等先进领域。传统的人工肌肉由于可控性差，驱动电压大等原因无法满足人们更高的需求。基于离子—聚合物—复合材料的电化学人工肌肉由于其质轻、制造简单、成本低及较低的驱动电压等优异性能，被广泛应用于人造肌肉。但在实际应用中，往往需要输出能量大和能独立稳定运行配合引起高致动响应，如何实现现有人工肌肉的拉伸循环稳定性和多功能性成为一系列研究的重点。
2、可拉伸电解质作为柔性器件的一项重要组成，在时尚、伪装等众多领域发挥着不可或缺的作用，对于传统的电化学人工肌肉器件来说，在拉伸过程中电解质和活性电极之间的接触一直是难点。寻求一种新的电解质制备方法是解决这一难题的有效路径之一，因此，通过热浇筑快速冷却的新方法制备可拉伸电解质具有极高的研究意义和商业价值。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种空气中运行的电致变色人工肌肉及其制备和应用，本专利技术解决了电化学人工肌肉局限于电解池操纵的问题，实现了电化学人工肌肉在空气运行；解决了电化学人工肌肉在拉伸过程中电解质层与活性层之间的连接不稳定问题，实现了电化学人工肌肉运行的长期稳定；解决了电化学人工肌肉的单一功能性问题，有利于多功能电化学人工肌肉的制备。
2、本专利技术的一种电致变色人工肌肉的制备方法，包括：
3、(1)将1-丁基
4、(2)构筑皮芯结构的复合电致变色纱线，湿法加捻，得到螺旋结构的电致变色人工肌肉纱线；(3)将凝胶电解质热浇筑到含螺旋结构的电致变色人工肌肉纱线上，冷却，得到电致变色人工肌肉。
5、优选地，所述步骤(1)中溶剂为碳酸丙烯酯pc；电解液的浓度为0.8-1.2m。
6、优选地，所述步骤(1)中凝胶电解质中聚甲基丙烯酸甲酯pmma的质量分数为5-20wt％。
7、进一步优选地，所述凝胶电解质中聚甲基丙烯酸甲酯pmma的质量分数为12-17wt％。
8、优选地，所述步骤(2)中皮芯结构的复合电致变色纱线为碳管纱线作为芯层、氧化钒纳米线作为皮层并包裹于芯层上。
9、优选地，所述步骤(2)中构筑皮芯结构的复合电致变色纱线具体为：将v2o5nws缓慢加入到含有离子的水溶液中，形成絮凝状态，利用碳管纱线缠绕一层v2o5nws，构筑成皮芯结构的复合电致变色纱线。
10、所述含离子的水溶液是指具有一定离子浓度的水溶液；所述缠绕为湿法缠绕。
11、优选地，所述步骤(2)中湿法加捻的湿度为45-80％rh。
12、优选地，所述步骤(3)中螺旋结构的电致变色人工肌肉纱线按照平行结构或环形结构顺序排列。
13、优选地，所述步骤(3)中热浇筑的温度为80-120℃；冷却温度为10-40℃。
14、进一步优选地，所述热浇筑的温度为90-110℃；冷却温度为15-35℃。
15、所述步骤(3)具体为：凝胶电解质需要在90-110℃的环境中行成流动态，将制备好的含具有螺旋结构电致变色人工肌肉纱线按照一定的顺序整齐排列，然后将凝胶电解质快速热浇筑冷却，构筑得到电致变色人工肌肉。
16、进一步，将凝胶电解质至于90-110℃的烘箱中，首先将含具有螺旋结构电致变色人工肌肉纱线按照平行结构或环形结构顺序排列。然后将凝胶电解质快速热浇筑冷却，构筑得到电致变色人工肌肉。
17、所述步骤(3)中含螺旋结构的电致变色人工肌肉纱线包括：一根cnt螺旋纱线和一根以上v2o5nws/cnt电致变色人工肌肉纱线。
18、进一步如凝胶电解质热浇筑到按设定顺序排列的一根cnt螺旋纱线和一根以上v2o5nws/cnt电致变色人工肌肉纱线，冷却，得到电致变色人工肌肉。
19、本专利技术的一种所述方法制备的电致变色人工肌肉。
20、所述电致变色人工肌肉为以碳管纱线作为芯层、氧化钒纳米线作为皮层均匀包裹于芯层上，聚甲基丙烯酸甲酯作为电解质和保护层将皮芯结构复合纱线包裹。
21、本专利技术的一种所述电致变色人工肌肉在传感、可穿戴、智能医疗、伪装或军工领域中的应用。
22、本专利技术电致变色人工肌肉包括：以碳管纱线作为芯层、氧化钒纳米线作为皮层均匀包裹于芯层上，聚甲基丙烯酸甲酯作为电解质和保护层将皮芯结构复合纱线包裹。该方法包括：将氧化钒纳米线进行分散处理形成氧化钒纳米线分散液，通过湿法缠绕的方法使皮层和芯层紧密结合，得到皮芯结构的电致变色纱线；然后通过湿法加捻将皮芯结构的电致变色纱线加捻成具有螺旋结构的电致变色人工肌肉纱线；最后通过热浇筑快速冷却的方法构筑成能在空气中稳定运行的电致变色人工肌肉。
23、有益效果
24、(1)本专利技术使用湿法缠绕和湿法加捻技术制备出紧密缠结的电致变色人工肌肉纱线，通过热浇筑快速冷却的电解质成型方法将按照一定的顺序整齐排列的具有螺旋结构的电致变色人工肌肉纱线构筑成多功能性人工肌肉，所制得的电致变色人工肌肉具有优异的变色和致动同步双响应性能，使其在传感、可穿戴、智能医疗，伪装甚至军工等领域有着广泛的应用前景；(2)本专利技术方法工艺简单，适合批量制备，实现了电致变色人工肌肉的空气运行稳定性以及多功能性，扩大了其在多个领域中的应用。
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1.一种电致变色人工肌肉的制备方法，包括：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中溶剂为碳酸丙烯酯PC；电解液的浓度为0.8-1.2M；所述凝胶电解质中聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的质量分数为5-20wt％。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中皮芯结构的复合电致变色纱线为碳管CNT纱线作为芯层、氧化钒纳米线V2O5 NWs作为皮层并包裹于芯层上。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中构筑皮芯结构的复合电致变色纱线具体为：将V2O5 NWs加入到含有离子的水溶液中，形成絮凝状态，利用碳管纱线缠绕V2O5 NWs，构筑成皮芯结构的复合电致变色纱线。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中湿法加捻的湿度为45-80％RH。
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中螺旋结构的电致变色人工肌肉纱线按照设定的顺序排列。
7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中含螺旋结构的电致变色人工肌肉纱线包
8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中热浇筑的温度为80-120℃；冷却温度为10-40℃。
9.一种权利要求1所述方法制备的电致变色人工肌肉。
10.一种权利要求9所述电致变色人工肌肉在传感、可穿戴、智能医疗、伪装、军工领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种电致变色人工肌肉的制备方法，包括：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中溶剂为碳酸丙烯酯pc；电解液的浓度为0.8-1.2m；所述凝胶电解质中聚甲基丙烯酸甲酯pmma的质量分数为5-20wt％。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中皮芯结构的复合电致变色纱线为碳管cnt纱线作为芯层、氧化钒纳米线v2o5 nws作为皮层并包裹于芯层上。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中构筑皮芯结构的复合电致变色纱线具体为：将v2o5 nws加入到含有离子的水溶液中，形成絮凝状态，利用碳管纱线缠绕v2o5 nws，构筑成皮芯结构的复合电致变色纱线。
5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：李耀刚，凌勇，王宏志，李克睿，侯成义，张青红，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：
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