[发明专利]使用基于碳纳米管(CNT)的电极的能量收集设备

权利要求书

1.一种基于传感器的能量收集设备，包括：

离子聚合物-金属复合结构IPMC薄膜，包括第一和第二表面；以及

金属电极，耦合至所述第一和第二表面，其中所述金属电极包括在环氧树脂系统中实质上匀质散布的碳纳米管CNT以形成CNT-环氧电极涂层，其中所述CNT-环氧电极涂层实质上均匀地散布在所述第一和第二表面上，

其中当所述IPMC薄膜经受弯曲运动时，在所述金属电极之间产生电势。

2.根据权利要求1所述的基于传感器的能量收集设备，其中所述第一和第二表面完全被所述CNT-环氧电极涂层涂覆。

3.根据权利要求1所述的基于传感器的能量收集设备，其中将所述CNT-环氧电极涂层散布在所述第一和第二表面上，与所述第一第二表面的边缘间隔开约1mm至约4mm。

4.根据任一前述权利要求所述的基于传感器的能量收集设备，其中将所述CNT-环氧电极涂层沉积到所述第一和第二表面上以形成实质上均匀的涂层。

5.根据任一前述权利要求所述的基于传感器的能量收集设备，其中所述CNT-环氧电极涂层的厚度是约0.1cm以下。

6.根据任一前述权利要求所述的基于传感器的能量收集设备，还包括与所述IPMC薄膜相连的能量收集器，以收集通过所述IPMC薄膜产生的能量。

7.根据任一前述权利要求所述的基于传感器的能量收集设备，其中所述金属电极包括重量百分比为约5％的CNT。

8.根据任一前述权利要求所述的基于传感器的能量收集设备，其中所述IPMC包括基底含离子聚合物。

9.根据任一前述权利要求所述的基于传感器的能量收集设备，其中所述能量收集设备以约0.2Hz和约4.2Hz之间的频率操作。

10.根据任一前述权利要求所述的基于传感器的能量收集设备，其中所述IPMC薄膜是聚合物膜，所述聚合物膜具有范围在约0.4cm至5.2cm×约0.2cm至2cm×约0.1mm至0.1cm的尺寸。

11.根据任一前述权利要求所述的基于传感器的能量收集设备，其中所述IPMC薄膜是矩形形状，并且其中所述第一和第二表面是沿从第一端到第二端延伸的所述IPMC薄膜长度方向上的相对的实质上平坦表面。

12.根据任一前述权利要求所述的基于传感器的能量收集设备，其中当所述IPMC薄膜经受弯曲运动时，所述CNT在所述金属电极中出现的裂缝内产生渗流网络。

13.根据任一前述权利要求所述的基于传感器的能量收集设备，其中基于针对所述渗流网络的特定能带隙和形态来选择CNT的类型。

14.根据任一前述权利要求所述的基于传感器的能量收集设备，其中所述CNT机械加固所述金属电极。

15.根据任一前述权利要求所述的基于传感器的能量收集设备，其中所述CNT用作所述金属电极中的电荷收集器，并且当经受弯曲运动时在所述IPMC薄膜的厚度上产生能量。

16.一种基于传感器的能量收集设备，包括：

离子聚合物-金属复合结构IPMC薄膜，包括第一表面和第二表面；以及

第一层金属电极，实质上均匀地散布在所述第一表面上；以及

第二层金属电极，实质上均匀地散布在所述第二表面上，

其中所述第一层和所述第二层之一包括在环氧树脂系统中实质上匀质散布的碳纳米管CNT以形成CNT-环氧电极涂层，

当所述IPMC薄膜经受弯曲运动时，在所述金属电极之间产生电势。

17.根据权利要求16所述的基于传感器的能量收集设备，还包括与所述IPMC薄膜相连的能量收集器，以收集通过所述IPMC薄膜产生的能量。

18.根据权利要求16或17所述的基于传感器的能量收集设备，其中所述第一层和所述第二层之一是图形涂层。

19.根据权利要求16至18中之一所述的基于传感器的能量收集设备，其中所述金属电极包括重量百分比为约5％的CNT。

20.一种形成基于传感器的能量收集元件的方法，其中当所述能量收集元件经受弯曲运动时，在所述能量收集元件的电极之间产生电势，所述方法包括：

对离子聚合物-金属复合结构IPMC薄膜进行热处理；

将掩模放置到所述IPMC薄膜的第一表面的一部分和第二表面的一部分上；以及

在IPMC薄膜的第一表面和第二表面上沉积金属电极涂层以形成实质上均匀的电极涂层，其中所述金属电极涂层包括在环氧树脂系统中实质上匀质散布的碳纳米管CNT以形成CNT-环氧电极涂层；以及

从所述IPMC薄膜的第一表面和第二表面去除所述掩模。