【摘要】：致動材料是能將不同形式的能量(如電能、光能、熱能、化學能等)轉化為機械能的材料。利用致動材料制備的器件稱為致動器,在機器人、醫(yī)療應用、光學器件和仿生學等領域具有優(yōu)異的發(fā)展前景。紙是一種十分普通的日常材料,有著便宜易得、可生物降解、可再生、輕便易操作及易于功能化等特點。本文主要圍繞利用紙及其復合材料制備出高性能、多功能的致動器,并對它們進行原理和性能的研究。一、我們利用了紙具有多孔結構、具有親水性、能對濕度產生響應及柔韌性好的優(yōu)點,制備出能對光和濕度刺激產生響應的雙層致動器。我們分別測試了該致動器受到光和濕度驅動時的形變性能,并分析出其彎曲形變的機制,發(fā)現其無論是受到光照還是受到濕度刺激都表現出優(yōu)異的彎曲性能。二、我們利用紙便于打印的特性,提出了一種利用打印法制備的彩色紙基致動器,該致動器突破傳統(tǒng)致動器顏色單一的缺點,多彩的顏色使得該致動器能對不同波長的光照產生不同的響應。三、我們利用了紙具有多孔結構及柔韌性好的優(yōu)點,制備出一種新型的能實現彎曲與自傳感功能的致動器。該致動器能對近紅外光照作出形變和電阻變化兩種響應,是一種具有傳感-形變性能的多功能致動器。
【學位授予單位】：福建師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB33
【圖文】：

Ｃ２）邋ＣＮＴ－紙／Ｂ０ＰＰ致動器的制備逡逑在環(huán)境相對濕度（Ｒｅｌａｔｉｖｅ邋ｈｕｍｉｄｉｔｙ．邋ＲＨ邋）為６０％時，將ＢＯＰＰ膜貼附在碳納米逡逑管－紙艾合材料上，剪裁成所需大小，即得到ＣＮＴ－紙／Ｂ０ＰＰ致動器，圖１－１為ＣＮＴ－逡逑紙／ＢＯＰＰ致動器的制備流程圖。逡逑ＣＮＴｓ逡逑＾＾邐邋Ｗａｓｈ邋ａｗａｙ邋ａｃｉｄ邋＾邐逡逑Ｍｅａｔ邋ｔｏ邐ａｎｄ邋ｒｅｄｉｓｐｅｒｓｅ逡逑５０邋°Ｃ邋ｆｏｒ邋４ｈ邐ＣＮＴｓ邋ｉｎ邋ｗａｔｅｒ逡逑Ｍｉｘｅｄ逡逑ａｃｉｄ逡逑＾邋Ａｃｉｄ－ｔｒｅａｔｅｄ、邐逡逑ＣＮＴｓ邐Ｄｉｐ邋ｐａｐｅｒ邋ｉｎ逡逑ＢＯＰＰ邋ｆｉｌｍ邐ＣＮＴ邋ｓｏｌｕｔｉｏｎ邋／邐＼逡逑ａｎｄ邋ｄｒｙ逡逑一ｙ邐、逡逑ＣＮＴ－ｐａｐｅｒ逡逑ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ邋ｆｉｌｍ逡逑ｐａｐｅｒ逡逑圖１－１邋ＣＮＴ－紙／ＢＯＰＰ致動器的制備流程圖逡逑－１３－逡逑

并將其放置到ＲＨ＝１４％的濕度控制腔內，ＣＮＴ－紙／ＢＯＰＰ致動器向ＣＮＴ－紙方向逡逑彎曲，在前６０ｓ內曲率變化較快，之后變化速率下降并達到穩(wěn)態(tài)，曲率高達１．２邋ｃｍ－１，逡逑如圖１－３邋（ａ）左圖和圖１－３邋（ｃ）所示。若將致動器重新置于ＲＨ＝６０％的環(huán)境中，致逡逑動器將恢復到初始的平直狀態(tài)，如圖１－３邋（ａ）中圖所示。當將致動器放置到濕度為逡逑ＲＨ＝９０°／。的濕度控制腔內，ＣＮＴ－紙／ＢＯＰＰ致動器向ＢＯＰＰ方向彎曲，在前６０ｓ內曲逡逑率變化較快，之后變化速率下降并達到穩(wěn)態(tài)，曲率高達１．１邋ｃｉｒＴ１，如圖１－３邋（ａ）右逡逑圖和圖１－３邋（ｄ）所示。逡逑（ａ）邐（ｃ）邐（ｄ）邋邐逡逑＇２＼邐—■邐＿00ｒｒ逡逑９。．ｒ逡逑？．０．８邋？邐ｆ邐＾－０．４邐■邐＼逡逑Ｉ0－邐／邐Ｉ＾ｅ．邐＼逡逑／邋￡邋－０．８邋■邋＼逡逑！0－／邐５，，．逡逑０．０邋！邋１邋２邐邋．邋．逡逑１４％邋ＲＨ邋６０％邋ＲＨ邋９０％邋ＲＨ邐０邋＊邋１0０邋＇邋２００邋＇邋３００邋＊邋４ｉ0邋＇邋５００邋６００邐０邐１００邋２００邋３００邋４００邋５００邋６００逡逑Ｔｉｍｅ邋（ｓ）邐Ｔｉｍｅ邋（ｓ）逡逑（ｂ）邐Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ邋ｆｉｂｅｒ逡逑＼邋Ｕ邐ＩＩ邐ｉ逡逑圖１－３邋（ａ）不同濕度下ＣＮＴ－紙／ＢＯＰＰ致動器的光學照片：１４％邋（左圖），６０％邋（中圖），９０％逡逑（右圖）。（ｂ）濕度驅動機制示意圖＾邐（ｃ）當環(huán)境濕度從ＲＨ＝６０％變?yōu)椋遥龋剑保矗r致動器曲逡逑率變化圖。（ｄ）當環(huán)境濕度從ＲＨ＝６０％變?yōu)椋遥龋剑梗埃r致動器曲率變化圖。逡逑－１６－逡逑

可設計制作出各種形狀，如圖２－１邋（ｂ）邋－邋（ｄ）所示。無法重復使用是上逡逑述自折疊的聚合物膜的一個缺陷，其彎曲基于ＰＳ膜不可逆的相變。若每次使用都逡逑要更換一次材料，將是一種浪費資源的表現，該缺點將對其更廣泛的應用造成限制。逡逑上述器件給予我們一個新的思路，彩色器件不僅會給人眼前一新的時尚感，不逡逑．同顏色對不同波長光的不同吸收，還會給予器件光選擇的，性，利于其在仿生學、偽裝領域等的應用。逡逑

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 杜設亮,傅建中,陳子辰;可控度/有限元法在熱壓電仿生熱魯棒結構致動器放置優(yōu)化中的應用[J];動力工程;2002年03期

2 杜設亮,張偉根,傅建中,陳子辰;熱壓電仿生熱魯棒結構的致動器最優(yōu)配置[J];中國機械工程;2001年S1期

3 吳一輝，王立鼎，馬建旭;新型微變位致動器的發(fā)展及應用[J];光學精密工程;1996年02期

4 大舟;微型流體致動器的技術水平[J];光機電信息;1997年02期

5 朱美玲，趙淳生，汪風泉;振動控制系統(tǒng)中致動器配置方法的理論研究[J];應用科學學報;1997年01期

6 大舟;新致動器在實踐中的應用[J];光機電世界;1994年07期

7 Kazuhide Abe,Kenji Uchino,張傳忠;用陶瓷作內電極的BaTiO_3為基的致動器[J];壓電與聲光;1988年01期

8 王大春;陶瓷致動器及其應用[J];壓電與聲光;1989年03期

9 內野研二,王大春;壓電陶瓷超聲波電機[J];壓電與聲光;1989年04期

10 夏丹;李鴻伯;;ANSYS在電磁致動器中的應用[J];甘肅科學學報;2013年01期

相關會議論文 前10條

1 楊應奎;彭仁貴;王媛珍;董曉利;;光致動器用碳納米管/彈性體復合材料[A];2013年全國高分子學術論文報告會論文摘要集——主題J：高分子復合體系[C];2013年

2 陽學進;鄧思琪;李濤濤;張爭艷;陶孟侖;陳定方;;超磁致伸縮致動器結構設計與靜態(tài)特性實驗研究[A];發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)，助推新能源裝備制造——2014年第四屆全國地方機械工程學會學術年會暨新能源裝備制造發(fā)展論壇論文集[C];2014年

3 陽學進;鄧思琪;李濤濤;張爭艷;陶孟侖;陳定方;;超磁致伸縮致動器結構設計與靜態(tài)特性實驗[A];湖北省機械工程學會機械設計與傳動專業(yè)委員會暨武漢市機械設計與傳動學會第22屆學術年會論文集[C];2014年

4 王振剛;何天虎;;管狀介電薄膜致動器的粘彈性行為[A];中國力學大會-2017暨慶祝中國力學學會成立60周年大會論文集（C）[C];2017年

5 文玉梅;;光學系統(tǒng)精密調整用陶瓷致動器的控制[A];第四屆全國光電技術與系統(tǒng)學術會議論文集[C];1991年

6 周浩淼;周又和;鄭曉靜;;超磁致伸縮致動器非線性振動的主動控制[A];中國力學學會學術大會'2005論文摘要集（下）[C];2005年

7 張志富;陳定方;李濤濤;鄧思琪;;高頻驅動超磁致伸縮致動器的磁場設計與分析[A];發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)，助推新能源裝備制造——2014年第四屆全國地方機械工程學會學術年會暨新能源裝備制造發(fā)展論壇論文集[C];2014年

8 彭仁貴;王媛珍;唐偉;楊應奎;;碳納米管/聚硅氧烷復合纖維的制備及其光致機械響應[A];2013年全國高分子學術論文報告會論文摘要集——主題J：高分子復合體系[C];2013年

9 簡林柯;李新忠;何鉞;;重復控制及其在多致動器同步運動控制中的應用[A];1997年中國控制會議論文集[C];1997年

10 李勇;吳宏鑫;;采用壓電敏感器和致動器的撓性結構振動控制方法研究[A];1997年中國控制會議論文集[C];1997年

相關重要報紙文章 前6條

1 記者 劉海英;微型二硫化鉬致動器“力大無窮”[N];科技日報;2017年

2 肖習;中國產軸承致動器在美受調查[N];國際經貿消息報;2002年

3 記者楊金瑞;美國“特�！薄∶闇手袊鳾N];中華工商時報;2002年

4 記者 劉霞;美欲開發(fā)軟體機器人探索地外世界[N];科技日報;2019年

5 孝文;打針不再痛[N];大眾衛(wèi)生報;2012年

6 本報記者 趙三明;SKF：為汽車業(yè)提供多種解決方案[N];中國工業(yè)報;2007年

相關博士學位論文 前10條

1 常強;新型蛋清水凝膠的合成及多領域應用前景[D];南方醫(yī)科大學;2018年

2 芮驥才;用于低溫兩相回路傳熱的基于磁致伸縮致動微型流體泵的研究[D];中國科學院大學(中國科學院上海技術物理研究所);2018年

3 孫壯志;生物凝膠電致動器的致動性能及致動偏轉機理研究[D];哈爾濱工程大學;2016年

4 孫智涌;微納操作中智能材料致動器的建模與控制方法研究[D];東北大學;2016年

5 曹淑瑛;超磁致伸縮致動器的磁滯非線性動態(tài)模型與控制技術[D];河北工業(yè)大學;2004年

6 栗大超;硅微機械扭轉鏡光致動器及其動態(tài)測試技術的研究[D];天津大學;2004年

7 沈雪瑾;硅微單側直腳諧振器與復合V型梁熱致動器的機械性能研究[D];上海大學;2007年

8 孫英;超磁致伸縮致動器的神經網絡控制與動態(tài)模型及實驗研究[D];河北工業(yè)大學;2007年

9 周詳宇;低剛度梁連接組合式超聲致動器及其驅動點運動形態(tài)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

10 顏剛毅;用于高速掃描探針顯微鏡的高速致動器[D];中國科學技術大學;2015年

相關碩士學位論文 前10條

1 周培迪;紙基復合材料致動器的研究[D];福建師范大學;2018年

2 施晴;基于光熱轉換的AuNPs-PNIPAm/PAAm致動器的制備和性質研究[D];吉林大學;2018年

3 于慶國;仿青蛙游動機器人軟體致動器設計及其應用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

4 崔曉靜;雙棒型磁致伸縮致動器多場耦合下的輸出特性分析[D];河北工業(yè)大學;2016年

5 盧琴琴;基于形狀記憶合金（SMA）的柔性致動器設計[D];西安電子科技大學;2018年

6 劉楚輝;基于超磁致伸縮材料的微位移致動器設計與研究[D];浙江大學;2004年

7 李洪蓮;面向攀爬功能的超聲致動器研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2012年

8 胡愛娣;超磁致伸縮致動器的輸出特性模型與虛擬測試技術研究[D];河北工業(yè)大學;2007年

9 丁勝華;超磁致伸縮致動器參數設計及其特性研究[D];山東科技大學;2006年

10 陶孟侖;超磁致伸縮致動器結構設計與器件特性研究[D];武漢理工大學;2008年

本文編號：2772630