專利名稱：電致伸縮復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電致伸縮復(fù)合材料及其制備方法，尤其涉及一種包含碳納米管的
電致伸縮復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
電致伸縮材料是在電場(chǎng)、電壓或電流的作用下發(fā)生形變產(chǎn)生伸縮運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)電能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換的一種材料。電致伸縮材料由于類似肌肉的運(yùn)動(dòng)形式又被稱為人工肌肉材料。 傳統(tǒng)的電致伸縮材料包括形狀記憶合金、壓電陶瓷、鐵電聚合物等。然而，這些電致伸縮材料的電致伸縮率較低，且柔韌性較差，與生物肌肉特性相差較遠(yuǎn)，不利于用作人工肌肉。 現(xiàn)有技術(shù)提供一種電介質(zhì)彈性體材料。該電介質(zhì)彈性體材料通常為一硅樹脂或聚丙酸樹脂橡膠。這種電介質(zhì)彈性體材料可以提供很高的電致伸縮率，且具有很好的柔韌性，表現(xiàn)出與生物肌肉相似的特性。請(qǐng)參閱圖1，這種電介質(zhì)彈性體材料從工作原理上講為一個(gè)平行板電容器。電介質(zhì)彈性體膜100設(shè)置于兩個(gè)平行的金屬電極102之間。當(dāng)在兩個(gè)金屬電極102之間施加一上千伏特的高壓直流電壓時(shí)，兩電極102之間產(chǎn)生的靜電引力在垂直電介質(zhì)彈性體膜100表面的方向上擠壓彈性體膜，使其在平行電介質(zhì)彈性體膜100表面的方向擴(kuò)張。關(guān)閉電壓，電介質(zhì)彈性體膜100恢復(fù)原來形狀。然而，該介質(zhì)彈性體材料通常需要較高的直流電壓才能工作，提高了其使用成本，限制了其應(yīng)用。 為了降低電致伸縮材料的工作電壓，范守善等人公開了一種電致伸縮材料，請(qǐng)參 見"Electrothermal Actuation Based on Carbon Nanotube Network inSiliconElastomer"Applied Physics Letters Vol，92，P 263104(2008)。如圖2所示，該電致伸縮復(fù)合材料10包括硅橡膠基體12及分散在硅橡膠基體12中的大量碳納米管14。所述碳納米管14的質(zhì)量百分含量為0. 5 5%，且碳納米管14互相搭接在硅橡膠基體12中形成大量導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，從而使該電致伸縮復(fù)合材料10導(dǎo)電。上述的電致伸縮復(fù)合材料10可以通過將分散好的碳納米管溶液與所述的硅橡膠的預(yù)聚物溶液混合，之后聚合固化形成。當(dāng)通過兩個(gè)電極16向所述電致伸縮復(fù)合材料10施加一 52伏特的電壓時(shí)，該電致伸縮復(fù)合材料10中的碳納米管網(wǎng)絡(luò)中有電流流過，并產(chǎn)生焦耳熱。該電致伸縮復(fù)合材料io被電流產(chǎn)生的焦耳熱加熱并發(fā)生膨脹。當(dāng)電極16固定時(shí)，該電致伸縮復(fù)合材料10中間會(huì)鼓起，發(fā)生彎曲。然而，該電致伸縮復(fù)合材料10伸縮率不夠高，一般小于5%。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，確有必要提供一種既有較高的電致伸縮率的電致伸縮復(fù)合材料及其制備方法。 —種電致伸縮復(fù)合材料，其包括一柔性高分子基體，分散在所述柔性高分子基體中的多個(gè)碳納米管，其中，所述電致伸縮復(fù)合材料還進(jìn)一步包括分布在所述柔性高分子基體中的多個(gè)氣泡。 —種電致伸縮復(fù)合材料，其包括一柔性高分子基體，分散在所述柔性高分子基體中的多個(gè)碳納米管，其中，所述電致伸縮復(fù)合材料還進(jìn)一步包括分散在所述柔性高分子基體中且填充有氣體的多個(gè)封閉空間。 —種電致伸縮復(fù)合材料的制備方法，其包括以下步驟提供大量的碳納米管以及
柔性高分子材料前驅(qū)體；將所述碳納米管與柔性高分子材料前驅(qū)體混合得到一混合液；以
及添加發(fā)泡劑于該混合液中，并固化處理該混合液，得到一電致伸縮復(fù)合材料。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，所述電致伸縮復(fù)合材料及其制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn)通過在
制備該電致伸縮復(fù)合材料時(shí)加入發(fā)泡劑，從而使該電致伸縮復(fù)合材料中具有多個(gè)氣泡，氣
體的熱脹冷縮效果特別明顯，所以該電致伸縮復(fù)合材料具有較高的伸縮率。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的電介質(zhì)彈性體材料的工作原理示意圖。 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的電致伸縮復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的電致伸縮復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的電致伸縮復(fù)合材料伸縮前與伸縮后的對(duì)比圖。 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的電致伸縮復(fù)合材料的制備方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明實(shí)施例提供的電致伸縮復(fù)合材料及其制備方法。
請(qǐng)參閱圖3，本發(fā)明實(shí)施例提供一種電致伸縮復(fù)合材料20，其包括一柔性高分子基體22、多個(gè)碳納米管24、多個(gè)增強(qiáng)顆粒26以及多個(gè)氣泡28。所述多個(gè)碳納米管24、多個(gè)增強(qiáng)顆粒26以及多個(gè)氣泡28均勻分散在所述柔性高分子基體22中。所述碳納米管24在所述柔性高分子基體22中互相搭接，并在柔性高分子基體22中形成大量導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。可以理解，所述碳納米管24在所述基體22中也可以不均勻分布，只要確保碳納米管24之間互相搭接在柔性高分子基體22中形成大量導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)即可。該電致伸縮復(fù)合材料20的形狀不限。本實(shí)施例中為了測(cè)量方便，所述電致伸縮復(fù)合材料20的形狀優(yōu)選為長(zhǎng)方體。
所述柔性高分子基體22在所述電致伸縮復(fù)合材料20中的質(zhì)量百分含量為90 % 99.9%。所述柔性高分子基體22的材料可選自柔性高分子聚合物材料，優(yōu)選為硅橡膠、聚氨脂、環(huán)氧樹脂及聚甲基丙烯酸甲酯中的一種或其任意組合。 所述碳納米管24與增強(qiáng)顆粒26在所述電致伸縮復(fù)合材料20中的質(zhì)量百分含量小于等于10%。為確保碳納米管24在所述電致伸縮復(fù)合材料20中能形成多個(gè)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)使碳納米管24在電致伸縮復(fù)合材料20中的質(zhì)量百分含量盡量大。優(yōu)選地，所述增強(qiáng)顆粒26的質(zhì)量百分含量小于等于5%，碳納米管24與增強(qiáng)顆粒26的質(zhì)量比大于等于1 : 1。
所述碳納米管24的質(zhì)量百分含量為整個(gè)電致伸縮復(fù)合材料20的0. 1 % 5% 。所述碳納米管24可為單壁碳納米管、雙壁碳納米管及多壁碳納米管中的一種或其任意組合。其中，所述單壁碳納米管的直徑為0. 5納米 50納米，雙壁碳納米管的直徑為1. 0納米 50納米，多壁碳納米管的直徑為1. 5納米 50納米。所述碳納米管24的長(zhǎng)度不限。優(yōu)選地，所述碳納米管24的長(zhǎng)度為50 900微米。所述碳納米管24互相搭接在柔性高分子基體22中形成大量導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。所述碳納米管24具有良好的電熱轉(zhuǎn)換效率，且于柔性高分子 基體22中多次彎折而不易斷裂。當(dāng)施加一電壓后，該導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)可以迅速發(fā)熱，對(duì)柔性高分 子基體22進(jìn)行加熱。 所述增強(qiáng)顆粒26的材料可選自陶瓷、金屬以及玻璃中的一種或其任意組合。所述 增強(qiáng)顆粒26的直徑為1納米 10微米。優(yōu)選地，增強(qiáng)顆粒26為陶瓷顆粒，直徑為10納 米 IO微米。所述陶瓷顆?？蛇x自氮化鋁、氧化鋁及氮化硼中的一種或其任意組合。所述 增強(qiáng)顆粒26可進(jìn)一步增強(qiáng)電致伸縮復(fù)合材料20的彈性模量，使電致伸縮復(fù)合材料20的應(yīng) 力增大，從而使該電致伸縮復(fù)合材料20在膨脹的過程中對(duì)外做功增強(qiáng)。所述增強(qiáng)顆粒26 為可選擇組分。 所述氣泡28為分散在所述柔性高分子基體22中且填充有氣體的多個(gè)封閉空間。 由于柔性高分子基體22具有一定的柔韌性與密封性，所以氣體被密封在一封閉空間而不 會(huì)跑出來。所述氣體不限，可以為任何氣體。所述氣泡28的直徑為1納米 10微米。優(yōu) 選地，所述氣泡28的直徑為10納米 100納米。所述氣泡28在所述電致伸縮復(fù)合材料20 的體積百分含量為2% 50%。優(yōu)選地，氣泡28在所述電致伸縮復(fù)合材料20的體積百分 含量為5 20%。由于氣泡28中的氣體的熱脹冷縮效果特別明顯，柔性高分子基體22中 的微小的溫度變化即可導(dǎo)致電致伸縮復(fù)合材料20較大的體積變化，所以可以大大提高該 電致伸縮復(fù)合材料20伸縮率。 本實(shí)施例中，所述柔性高分子基體22的材料為硅橡膠。所述碳納米管24為多壁 碳納米管，所述碳納米管24的長(zhǎng)度為200微米。所述增強(qiáng)顆粒26為氧化鋁陶瓷顆粒，其直 徑為1 100納米。所述柔性高分子基體22的質(zhì)量百分含量為整個(gè)電致伸縮材料20的 91%。所述碳納米管24的質(zhì)量百分含量為整個(gè)電致伸縮材料20的5%。所述增強(qiáng)顆粒26 的質(zhì)量百分含量為整個(gè)電致伸縮材料20的4%。所述氣泡28的直徑為10納米 100納 米。所述氣泡28在所述電致伸縮復(fù)合材料20的體積含量等于10%。所述電致伸縮復(fù)合材 料20的伸縮率為5 % 10 % 。 本實(shí)施例中，采用陶瓷顆粒作為增強(qiáng)顆粒26可以有效提高電致伸縮復(fù)合材料20 的性能其一，由于所述陶瓷顆粒具有極高的熱導(dǎo)率和耐高溫等特性，因而可提高所述電致 伸縮復(fù)合材料20的傳熱效率，并加快所述電致伸縮復(fù)合材料20的響應(yīng)速率。其二，陶瓷顆 粒具有高電阻率、低介電常數(shù)及介電損耗等良好的電學(xué)性能，故，采用陶瓷顆粒作為增強(qiáng)顆 粒26，可對(duì)所述電致伸縮復(fù)合材料20的導(dǎo)電性進(jìn)行調(diào)解。其三，由于陶瓷顆粒具有機(jī)械性 能好和高彈性模量等優(yōu)點(diǎn)，故，采用陶瓷顆粒作為增強(qiáng)顆粒26，可提高所述電致伸縮復(fù)合材 料20的彈性模量，在同樣的應(yīng)變下獲得更大的應(yīng)力。 本發(fā)明實(shí)施例提供的電致伸縮復(fù)合材料20工作原理如下將兩電極設(shè)置于所述 電致伸縮復(fù)合材料20兩端時(shí)，可將電壓通過電極施加于所述電致伸縮復(fù)合材料20上，此 時(shí)，電流可通過由碳納米管組成的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，并發(fā)出焦耳熱。由于碳納米管24和 增強(qiáng)顆粒26的熱導(dǎo)率很高，從而使得所述電致伸縮復(fù)合材料20的溫度快速升高，進(jìn)而，使 得所述碳納米管24附近的柔性高分子基體處于熔融狀態(tài)。隨著溫度的升高，碳納米管24中 的電子更容易越過柔性高分子基體22所形成的勢(shì)壘，因此所述通過電致伸縮復(fù)合材料20 的電流隨著電致伸縮復(fù)合材料20溫度的升高而增大。熱量快速地向整個(gè)電致伸縮復(fù)合材 料20擴(kuò)散，引起所述電致伸縮復(fù)合材料20的柔性高分子基體22以及分散在該柔性高分子基體22中的氣泡28的熱膨脹現(xiàn)象。由于本實(shí)施例中的碳納米管24和增強(qiáng)顆粒26在電致 伸縮復(fù)合材料20中分布較為均勻，因此所述電致伸縮復(fù)合材料20的響應(yīng)速度較快。而且， 由于氣泡28的熱脹冷縮效果明顯，柔性高分子基體22中的微小溫度變化即可導(dǎo)致電致伸 縮復(fù)合材料20較大的體積變化，因此所述電致伸縮復(fù)合材料20具有較大的伸縮率。
請(qǐng)參閱圖4，本實(shí)施例中，對(duì)該電致伸縮復(fù)合材料20進(jìn)行伸縮特性測(cè)量。在未通電 時(shí)，測(cè)得所述長(zhǎng)方體電致伸縮復(fù)合材料20的原始長(zhǎng)度Ll為4厘米；施加一 40伏特的電壓 2分鐘后，測(cè)得所述長(zhǎng)方體電致伸縮復(fù)合材料20的長(zhǎng)度L2為4. 3厘米。通過計(jì)算可知，在 通電后，所述長(zhǎng)方體電致伸縮復(fù)合材料20的長(zhǎng)度變化AL為0. 3厘米。故，所述電致伸縮 復(fù)合材料20的伸縮率為通電前后所述電致伸縮復(fù)合材料20的長(zhǎng)度變化A L與所述電致伸 縮復(fù)合材料的原始長(zhǎng)度Ll的比值，即7. 5%?？梢岳斫?，由于該電致伸縮復(fù)合材料20受熱 膨脹，所以該電致伸縮復(fù)合材料20在寬度與厚度方向也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的膨脹，且伸縮率與長(zhǎng) 度方向相同。 本發(fā)明實(shí)施例所述的電致伸縮復(fù)合材料20具有以下優(yōu)點(diǎn)其一，該電致伸縮復(fù)合 材料20中包括多個(gè)氣泡28。由于氣泡28的熱脹冷縮效果明顯，柔性高分子基體22中的 微小溫度變化即可導(dǎo)致電致伸縮復(fù)合材料20較大的體積變化，因此所述電致伸縮復(fù)合材 料20具有較大的伸縮率。其二，由于所述電致伸縮復(fù)合材料20中除包括分散的碳納米管 24夕卜，還包括大量的均勻分布的增強(qiáng)顆粒26。所述增強(qiáng)顆粒26具有較高的熱導(dǎo)率和耐高 溫特性，因而可提高所述的電致伸縮復(fù)合材料20的傳熱效率，加快響應(yīng)速率。其三，由于陶 瓷顆粒的機(jī)械性能好和高彈性模量的優(yōu)點(diǎn)，故，作為增強(qiáng)顆粒26的陶瓷顆粒的引入可提高 該電致伸縮復(fù)合材料20的彈性模量，在同樣的應(yīng)變下獲得更大的應(yīng)力。該電致伸縮復(fù)合材 料可用于人工肌肉或制動(dòng)器等領(lǐng)域。 請(qǐng)參閱圖5，本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)一步提供一種所述電致伸縮復(fù)合材料的制備方法，其 包括以下步驟 步驟一 提供大量的碳納米管以及柔性高分子材料前驅(qū)體。 所述碳納米管可以通過化學(xué)氣相沉積法、電弧放電法或激光燒灼法制備。所述碳
納米管可為單壁碳納米管、雙壁碳納米管及多壁碳納米管中的一種或其任意組合。所述碳
納米管的長(zhǎng)度大于50微米。本實(shí)施例中，所述碳納米管的長(zhǎng)度為200微米。 所述柔性高分子材料前驅(qū)體可以根據(jù)不同的柔性高分子基體的材料選擇。本實(shí)施
例中，所述柔性高分子基體的材料為硅橡膠，所述柔性高分子材料前驅(qū)體為端羥基聚硅氧烷。
步驟二 將所述碳納米管與柔性高分子材料前驅(qū)體混合得到一混合液。 當(dāng)所述柔性高分子材料前驅(qū)體為液態(tài)時(shí)，可以直接將碳納米管添加至柔性高分子
材料前驅(qū)體中進(jìn)行混合。當(dāng)所述柔性高分子材料前驅(qū)體為固態(tài)或粘稠狀時(shí)，可以先將該柔
性高分子材料前驅(qū)體溶于一可揮發(fā)性溶劑中形成一稀釋的溶液，再將碳納米管添加至含有
柔性高分子材料前驅(qū)體的溶液中形成一混合液。 進(jìn)一步，本實(shí)施例中還可以包括于上述混合液中加入增強(qiáng)顆粒的步驟。將碳納米 管、增強(qiáng)顆粒及柔性高分子材料前驅(qū)體混合后，可以通過機(jī)械攪拌，超聲分散等方法使碳納 米管與增強(qiáng)顆粒均勻分散在該混合液中。 本實(shí)施例中，首先，將端羥基聚硅氧烷溶于乙酸乙酯中稀釋；其次，加入碳納米管
7與增強(qiáng)顆粒形成一混合液；然后，用超聲波細(xì)胞破碎儀超聲攪拌該混合液10分鐘；最后，將 該混合液密封，并對(duì)密封后的混合液超聲處理3小時(shí)。其中，超聲波破碎超聲攪拌可將碳納 米管和增強(qiáng)顆粒分散到溶液中。超聲處理可進(jìn)一步使增強(qiáng)顆粒受到一定程度的破碎，從而 減小尺寸。 步驟三添加發(fā)泡劑于該混合液中，并固化處理該混合液，得到一電致伸縮復(fù)合材 料。
所述添加發(fā)泡劑于該混合液中，并固化處理的方法具體包括以下步驟
首先，將上述的混合液中的可揮發(fā)性溶劑揮發(fā)。 所述將上述的混合液中的可揮發(fā)性溶劑揮發(fā)的方法為自然揮發(fā)或加熱揮發(fā)。本實(shí) 施例中，將上述的混合液放入80 120攝氏度恒溫的烘箱中進(jìn)行加熱，一直加熱至混合液 中的乙酸乙酯完全揮發(fā)，形成一碳納米管、增強(qiáng)顆粒以及端羥基聚硅氧烷的粘稠狀混合物。
其次，于上述混合物中加入發(fā)泡劑，并使混合物固化成型。 所述使混合物固化成型的方法與柔性高分子材料前驅(qū)體有關(guān)?？梢岳斫?，當(dāng)所述 柔性高分子材料前驅(qū)體為熱固性高分子材料時(shí)，可以通過加熱固化。當(dāng)所述柔性高分子材 料前驅(qū)體為熱塑性高分子材料時(shí)，可以通過加入固化劑固化。當(dāng)通過加熱固化該混合物時(shí)， 所述發(fā)泡劑可以在加熱前或加熱過程中加入。當(dāng)通過加入固化劑固化該混合物時(shí)，所述發(fā) 泡劑可以與固化劑同時(shí)加入到混合物中，或在加入固化劑之前加入，或在加入固化劑之后 加入。 本實(shí)施例中，通過加入固化劑使上述混合液固化。所述固化劑為四乙氧基硅烷。所 述端羥基聚硅氧烷與四乙氧基硅烷的質(zhì)量比為100 : 6。具體地，將四乙氧基硅烷固化劑與 發(fā)泡劑同時(shí)加入到上述混合物中，攪拌反應(yīng)，固化成型。所述端羥基聚硅氧烷與四乙氧基硅 烷固化后得到硅橡膠作為電致伸縮復(fù)合材料的柔性高分子基體。 由于發(fā)泡劑在材料固化成型過程中會(huì)揮發(fā)，所以在固化過程中會(huì)產(chǎn)生大量的氣 泡，這些氣泡被密封在電致伸縮復(fù)合材料中。所述發(fā)泡劑選自正戊烷、正己烷、正庚烷、石油 醚、三氯氟甲烷、二氯二氟甲烷、二氯四氟乙烷、乙醇以及丙三醇等中的一種或多種。通過控 制加入發(fā)泡劑的比例，可以控制產(chǎn)生氣泡的數(shù)目，從而控制電致伸縮復(fù)合材料中氣泡的體 積比。固化成型后得到一膠狀復(fù)合物，該膠狀復(fù)合物即本實(shí)施例提供的電致伸縮復(fù)合材料。
進(jìn)一步，為了使得本實(shí)施例所制備的電致伸縮復(fù)合材料具有光滑的表面，固化成 型的過程中，還可以對(duì)上述的電致伸縮復(fù)合材料進(jìn)行擠壓，具體包括以下步驟將未完全固 化的膠狀復(fù)合物置于一平面支撐體表面；采用一具有光滑表面的壓頭對(duì)上述未完全固化的 膠狀復(fù)合物進(jìn)行擠壓；靜置12 18個(gè)小時(shí)后，用一刀片對(duì)上述片狀的電致伸縮復(fù)合材料的 邊緣進(jìn)行切割，從而確保最終得到的電致伸縮復(fù)合材料的邊緣連續(xù)，無破損和無缺口 ；將整 個(gè)電致伸縮復(fù)合材料從支撐體的表面緩慢地揭起來。 本發(fā)明實(shí)施例所述的電致伸縮復(fù)合材料的制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn)其一，在材料 固化成型過程中加入適量的發(fā)泡劑，可以使制備的電致伸縮復(fù)合材料中產(chǎn)生大量氣泡，從 而提高了電致伸縮復(fù)合材料的伸縮率。且，通過控制加入發(fā)泡劑的比例，可以控制產(chǎn)生氣泡 的數(shù)量，從而控制電致伸縮復(fù)合材料中氣泡的體積比。其二，在材料固化成型過程中機(jī)械攪 拌，使電致伸縮復(fù)合材料中產(chǎn)生更多氣泡，方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。其三，在形成所述的電致伸 縮復(fù)合材料的過程中，通過采用超聲破碎處理從而使得所述碳納米管和增強(qiáng)顆粒在所述電致伸縮復(fù)合材料中得到很好的分散。 另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明 精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種電致伸縮復(fù)合材料，其包括一柔性高分子基體，分散在所述柔性高分子基體中的多個(gè)碳納米管，其特征在于，所述電致伸縮復(fù)合材料還進(jìn)一步包括分布在所述柔性高分子基體中的多個(gè)氣泡。
2. 如權(quán)利要求1所述的電致伸縮復(fù)合材料，其特征在于，所述氣泡均勻分布在所述柔性高分子基體中，且在所述電致伸縮復(fù)合材料中的體積百分含量為2 50%。
3. 如權(quán)利要求1所述的電致伸縮復(fù)合材料，其特征在于，所述氣泡的直徑為10納米 100微米。
4. 如權(quán)利要求1所述的電致伸縮復(fù)合材料，其特征在于，所述碳納米管在所述柔性高 分子基體材料中均勻分布，且多個(gè)碳納米管相互搭接形成多個(gè)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。
5. 如權(quán)利要求1所述的電致伸縮復(fù)合材料，其特征在于，所述電致伸縮復(fù)合材料進(jìn)一 步包括分散在所述柔性高分子基體中的多個(gè)增強(qiáng)顆粒，所述增強(qiáng)顆粒為陶瓷、金屬以及玻 璃中的一種或其任意組合。
6. 如權(quán)利要求5所述的電致伸縮復(fù)合材料，其特征在于，所述碳納米管和增強(qiáng)顆粒在 所述電致伸縮復(fù)合材料的質(zhì)量百分含量小于等于10%。
7. 如權(quán)利要求6所述的電致伸縮復(fù)合材料，其特征在于，所述碳納米管和增強(qiáng)顆粒的 質(zhì)量比大于等于l : 1。
8. 如權(quán)利要求1所述的電致伸縮復(fù)合材料，其特征在于，所述電致伸縮復(fù)合材料的伸 縮率為5 10%。
9. 一種電致伸縮復(fù)合材料，其包括一柔性高分子基體，分散在所述柔性高分子基體 中的多個(gè)碳納米管，其特征在于，所述電致伸縮復(fù)合材料還進(jìn)一步包括分散在所述柔性高 分子基體中且填充有氣體的多個(gè)封閉空間。
10. —種電致伸縮復(fù)合材料的制備方法，其包括以下步驟 提供大量的碳納米管以及柔性高分子材料前驅(qū)體； 將所述碳納米管與柔性高分子材料前驅(qū)體混合得到一混合液；以及 添加發(fā)泡劑于該混合液中，并固化處理該混合液，得到一電致伸縮復(fù)合材料。
11. 如權(quán)利要求io所述的電致伸縮復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述將碳納米管與柔性高分子材料前驅(qū)體混合得到一混合液的方法包括以下步驟將該柔性高分子材料 前驅(qū)體溶于一可揮發(fā)性溶劑中形成一溶液；將碳納米管添加至含有柔性高分子材料前驅(qū)體的溶液中形成一混合液。
12. 如權(quán)利要求11所述的電致伸縮復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述固化混合 液的方法包括以下步驟使上述的混合液中的可揮發(fā)性溶劑揮發(fā)形成一混合物；于上述混 合物中加入發(fā)泡劑；固化成型該混合物。
13. 如權(quán)利要求12所述的電致伸縮復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述使混合物 固化成型的方法包括加熱固化或加入固化劑固化。
14. 如權(quán)利要求13所述的電致伸縮復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述發(fā)泡劑與 固化劑同時(shí)加入到混合物中。
15. 如權(quán)利要求IO所述的電致伸縮復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述發(fā)泡劑材 料為正戊烷、正己烷、正庚烷、石油醚、三氯氟甲烷、二氯二氟甲烷、二氯四氟乙烷、乙醇以及 丙三醇等中的一種或多種。
16.如權(quán)利要求IO所述的電致伸縮復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述固化處理 該混合液的過程中形成膠狀復(fù)合物，并進(jìn)一步對(duì)該膠狀復(fù)合物進(jìn)行擠壓處理，具體包括以 下步驟將未完全固化的膠狀復(fù)合物置于一平面支撐體表面；采用一具有光滑表面的壓頭 對(duì)上述未完全固化的膠狀復(fù)合物進(jìn)行擠壓；靜置一段時(shí)間。
全文摘要
一種電致伸縮復(fù)合材料，其包括一柔性高分子基體，分散在所述柔性高分子基體中的多個(gè)碳納米管，其中，所述電致伸縮復(fù)合材料還進(jìn)一步包括分布在所述柔性高分子基體中的多個(gè)氣泡。一種電致伸縮復(fù)合材料的制備方法，其包括以下步驟提供大量的碳納米管以及柔性高分子材料前驅(qū)體；將所述碳納米管與柔性高分子材料前驅(qū)體混合得到一混合液；以及添加發(fā)泡劑于該混合液中，并固化處理該混合液，得到一電致伸縮復(fù)合材料。通過在制備該電致伸縮復(fù)合材料時(shí)加入發(fā)泡劑，從而使該電致伸縮復(fù)合材料中具有多個(gè)氣泡，氣體的熱脹冷縮效果特別明顯，所以該電致伸縮復(fù)合材料具有較高的伸縮率。該電致伸縮復(fù)合材料可用于人工肌肉或制動(dòng)器等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C08L83/00GK101781461SQ20091010511
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月16日
發(fā)明者劉長(zhǎng)洪, 范守善, 陳魯倬 申請(qǐng)人:清華大學(xué);鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司