[发明专利]电致动结构及电致动元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种电致动结构及电致动元件，尤其涉及一种含有碳纳米管的电致动结构及电致动元件。

背景技术

致动器的工作原理为将其它能量转换为机械能，实现这一转换经常采用的途径有三种：通过静电场转化为静电力，即静电驱动；通过电磁场转化为磁力，即磁驱动；利用材料的热膨胀或其它热特性实现能量的转换，即热驱动。

静电驱动的致动器一般包括两个电极及设置在两个电极之间的电致动元件，其工作过程为在两个电极上分别注入电荷，利用电荷间的相互吸引和排斥，通过控制电荷数量和电负性来控制电极间电致动元件的相对运动。但是由于静电力反比于电容板之间距离的平方，因此一般只有在电极间距很小时静电力才比较显著，该距离的要求使该致动器的结构设计较为复杂。磁驱动的致动器一般包括两个磁极及设置在两个磁极之间的电致动元件，其工作是通过磁场的相互吸引和排斥作用使两磁极之间的电致动元件产生相对的运动，但是磁驱动的缺点和静电驱动相同，即由于磁场作用范围有限，导致电致动元件的上下两个表面必须保持较小的距离，该结构的设计要求严格且也限制了该致动器的应用范围。

碳纳米管纸或含有碳纳米管的复合材料等已被发现可用来制备电致伸缩复合材料。现有技术提供一种含有碳纳米管的纳米柔性电热材料。所述纳米柔性电热材料包括柔性高分子基底材料及分散在柔性高分子基底材料中的碳纳米管。纳米柔性电热材料可以导电，通电以后可发热，发热后，所述的纳米柔性电热材料体积发生膨胀。然而，电压通过该纳米柔性电热材料的两端加入该纳米柔性电热材料，由于该纳米柔性电热材料在伸缩的同时，沿伸缩方向上的两端都必须连接有电极，使得该纳米柔性电热材料难以实现器件化，不利于该纳米柔性电热材料的实际应用。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种有利于器件化的含碳纳米管的电致动结构及电致动元件。

一种电致动结构，具有一第一端，以及与该第一端相对设置的第二端。该电致动结构包括至少两个电致动材料层，该至少两个电致动材料层在所述电致动结构的第一端和第二端之间延伸且所述延伸部分相互电绝缘，该至少两个电致动材料层在电致动结构的第一端处电连接，在第二端处分开设置。

一种电致动元件包括一电致动结构以及至少两个电极。该电致动结构具有一第一端，以及与该第一端相对设置的第二端。该电致动结构包括至少两个电致动材料层，该至少两个电致动材料层在所述电致动结构的第一端和第二端之间延伸且所述延伸部分相互电绝缘，该至少两个电致动材料层在电致动结构的第一端处电连接，在第二端处分开设置。所述至少两个电极间隔设置于所述第一端，且一个电极对应一个电致动材料层设置。参考权利要求修改

与现有技术相比较，本发明提供的电致动结构及采用该电致动结构的电致动元件，使用时，电极全部可以设置在电致动结构或电致动元件的同一端，而且电流通过所述至少两个电致动材料层形成由第二端流经第一端再流到第二端的电流，从而所述至少两个电致动材料层均匀发热而膨胀，使得该电致动结构将发生形变。由于所述电致动结构及采用该电致动结构的电致动元件中，电极均设置于第一端，因此，可以在该电致动结构或电致动元件的同一端控制其形变，从而有利于该电致动结构或电致动元件的实际应用。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的电致动结构的立体结构示意图。

图2为图1所示的电致动结构沿II-II线的剖视图。

图3为图1所示的电致动结构形变与电压的关系曲线图。

图4为图1所示的电致动结构在连续测量10次循环的最大形变量值。

图5为本发明第二实施例提供的电致动结构的剖视图。

图6为本发明第二实施例中的电连接部为导电薄膜时的电致动结构的剖视图。

图7为本发明本发明第三实施例提供的电致动结构的立体结构示意图。

图8为本发明本发明第三实施例的电致动结构沿VIII-VIII线的剖视图。

图9为本发明第四实施例提供的电致动结构的立体结构示意图。

图10为图9所示的电致动结构沿X-X线的剖视图。

图11为本发明第五实施例提供的电致动结构的立体结构示意图。

图12为本发明第六实施例提供的电致动结构的立体结构示意图。

图13为图12沿XIII-XIII线的剖视图。

图14为本发明第七实施例提供的电致动结构的剖面图。

图15为本发明提供的电致动元件的示意图。

主要元件符号说明