[发明专利]一种纳米发动机

说明书

本发明公开了一种纳米发动机，包括无线充电装置与直流电动机，无线充电装置包括接通有交流电的发送端线圈以及能够与发送端线圈电磁感应的接收端线圈，接收端线圈位于纳米发动机外壳内部，发送端线圈位于纳米发动机外壳的外部并且与纳米发动机外壳分离。本发明采用改进的微型直流电动机作为纳米发动机的动力部件，外部的无线充电装置在直流电动机内部的接收端线圈加上一定大小的电压，通过换向器将交流电转化为直流电并进入电枢绕组线圈中，在直流电动机内部的磁场作用下，电枢绕组线圈受到电磁力作用而转动，同时带动中心轴一同旋转，中心轴端部的旋转叶片就可以驱动纳米发动机前进。本发明纳米发动机可以持续高效地工作较长的时间。

技术领域

本发明涉及纳米机器人技术领域，尤其涉及一种纳米发动机。

背景技术

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。纳米机器人的出现为生命健康、环境治理等领域提供了极大的便利，在纳米机器人的发展过程中，动力驱动成为其中关键的一环。由于纳米机器人特殊的体积结构，因此，在纳米机器人运动过程中，既要为其提供足够的动能，保障它能够持续不断地进行作业，还要对动力进行控制，保障纳米机器人稳定的运动。

在纳米机器人运动过程中，纳米发动机是其最关键的一部分，用于保障纳米机器人在运动中具有足够的动能。国内外纳米发动机的驱动方面的研究主要有化学能驱动、外部场驱动、激光供能等方式。目前国外研制的微型发动机各个部位长度不超过1微米，每分钟可以达到上万的转速，能持续工作十多个小时以上，通过电场来控制纳米发动机运动，能够很好的进入人体内部工作，用于药物递送或细胞通讯。随着纳米技术的发展，纳米发动机的研发也得到进一步的加快。研发人员通过建造强力的电子电路，控制信息流动，由直流、交流电场驱动组合的技术来得到体积较小、速度较快、运行较持久的纳米发动机。纳米发动机的运动环境可以在液体或固体中，其平均速度可以达到三十纳米每小时左右，进行药物治疗、清楚病变坏死细胞等。

目前，纳米发动机的研发多采用化学能驱动的方法来制备。化学反应释放气体，将化学能转化为机械能，利用反冲原理来获取动能的原理来制备。由于多数化学反应使用的原料有毒或者生成物会造成污染，而且化学反应的条件比较苛刻，如高温、强酸强碱、点燃等条件，在纳米发动机内部难以实现。采用化学能驱动制备纳米发动机，随着反应的进行，反应物的浓度会降低，反应速率也随之下降，因此获得的动力也随之变小；伴随着反应进行，化学反应可能生成其他物质，由于反应在纳米发动机内部进行，无法对生成物和反应物进行分离，对纳米发动机反应产生影响。

因此，如何提供一种动力充足、稳定高效的纳米发动机，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术中的化学能驱动制备纳米发动机的缺陷，提供一种动力充足、稳定高效的纳米发动机。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种纳米发动机，包括无线充电装置与直流电动机，所述无线充电装置包括接通有交流电的发送端线圈以及能够与所述发送端线圈电磁感应的接收端线圈，所述直流电动机包括封闭的纳米发动机外壳，所述接收端线圈位于所述纳米发动机外壳内部，所述发送端线圈位于所述纳米发动机外壳的外部并且与所述纳米发动机外壳分离，所述纳米发动机外壳的内壁两侧相对布置有N极和S极这两个磁极定子，两个所述磁极定子之间布置有电枢绕组线圈，所述电枢绕组线圈的两个端口通过换向器连接于所述接收端线圈，所述电枢绕组线圈的对称线位置固定有与所述换向器同轴布置的中心轴，所述中心轴的端部伸出于所述纳米发动机外壳外部并且固定有旋转叶片。

优选地，在上述纳米发动机中，所述纳米发动机外壳为封闭的纳米管结构。

优选地，在上述纳米发动机中，所述纳米发动机外壳的内腔高度为500nm～700nm，所述纳米发动机外壳的内腔长度为800nm～1000nm。