专利名称：快门装置及快门叶片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种快门装置及快门叶片，尤其涉及一种用于照相机的快门装置及快 门叶片。
背景技术：
照相机快门是使感光元件获得合适曝光量的时间控制机构。在照相机发展早期， 由于感光材料感光度很低，所需曝光时间很长，采用装上、卸下镜头盖来控制曝光时间。近 年来，随着感光材料感光度和拍摄要求的不断提高，对照相机快门速度的要求也不断提高。现有技术中一般使用钢及其他金属合金作为快门叶片的材料。然而，钢及其他金 属合金虽然可以在一定程度上满足照相机快门在强度上的需求，但是由钢及其他金属合金 制备形成的照相机快门通常具有较大的质量，不利于提高快门速度。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种能提高快门速度的快门装置及快门叶片。本发明提供一种快门装置，包括一快门叶片结构，所述快门叶片结构包括至少一 个快门叶片，其中，所述快门叶片包括至少两个碳纳米管复合结构，所述各个碳纳米管复 合结构由一碳纳米管结构及一聚合物材料复合而成，所述碳纳米管结构由多个碳纳米管组 成，所述碳纳米管结构中的碳纳米管的轴向沿同一方向择优取向延伸，每一碳纳米管复合 结构中碳纳米管的轴向延伸方向与相邻的碳纳米管复合结构中碳纳米管的轴向延伸方向 形成一交叉角α，0° < α彡90°。本发明提供一种快门叶片，可应用于一种摄影装置，用于遮蔽或打开所述摄影装 置中的一快门开口，从而实现所述摄影装置中感光元件的感光，其中，所述快门叶片包括至 少两个碳纳米管复合结构，所述各个碳纳米管复合结构由一碳纳米管结构及一聚合物材料 复合而成，所述碳纳米管结构由多个碳纳米管组成，所述碳纳米管结构中的碳纳米管的轴 向沿同一方向择优取向延伸，每一碳纳米管复合结构中碳纳米管的轴向延伸方向与相邻的 碳纳米管复合结构中碳纳米管的轴向延伸方向形成一交叉角α，0° < α <90°。与现有技术相较，本发明实施例所提供的快门装置中的快门叶片是由至少两个碳 纳米管复合结构组成，所述碳纳米管复合结构是由多个碳纳米管与一聚合物复合制备而 成，由于碳纳米管本身具有质量轻、机械强度高等特点，因此，包含该碳纳米管的快门叶片 可在较小的质量下达到较大的强度，从而在应用于各种摄影装置时，有利于提高快门速度。
图1为本发明第一实施例所提供的快门装置的结构示意图。图2为本发明第一实施例所提供的快门装置中快门叶片的剖面结构示意图。图3为本发明第一实施例所提供的快门装置中快门叶片所采用的碳纳米管拉膜 的SEM照片。
图4为本发明第--实施例所提供的快门装置中快门叶片所采用的碳纳米管碾压膜的SEM照片。图5为本发明第--实施例所提供的快门装置中快门叶片所采用的碳纳米管絮化膜的SEM照片。图6为本发明第二实施例所提供的快门装置中快门叶片的剖面结构示意图。图7为本发明第三实施例所提供的快门装置中快门叶片的剖面结构示意图。图8为本发明第三二实施例所提供的快门装置中快门叶片所采用的扭转的碳纳米管线的SEM照片。图9为本发明第三二实施例所提供的快门装置中快门叶片所采用的非扭转的碳纳米管线的SEM照片。图10为本发明第四实施例所提供的快门装置中快门叶片的剖面结构示意图。图11为本发明第五实施例所提供的快门装置中快门叶片的剖面结构示意图。主要元件符号说明快门装置100快门基板10快门叶片结构12连接单元14第一驱动单元16第二驱动单元18本体102快门开口104第一快门叶片组122第二快门叶片组124第一主臂142第一副臂144第二主臂146第二副臂148旋转轴143快门叶片20 ；30 ；40 ；50 ；60碳纳米管拉膜22 ；622聚合物涂层32碳纳米管线42 ；52聚合物54 ；624碳纳米管复合结构6具体实施例方式下面将结合附图及具体实施例对本发明提供的快门装置及快门叶片作进一步的 详细说明。请参阅图1及图2，本发明第一实施例提供一种快门装置100，该快门装置100用于控制一外界光线进入到一摄影装置内部并照射到该摄影装置的感光元件的时间。当该快 门装置100开启时，所述外界光线可照射到所述感光元件，当所述快门装置100闭合时，所 述快门装置100可阻挡所述外界光线照射到所述感光元件。所述快门装置100包括一快门基板10、一连接单元14、一第一驱动单元16、一第二 驱动单元18以及一快门叶片结构12。所述快门基板10用于支撑所述快门叶片结构12、所述连接单元14、所述第一驱动 单元16以及所述第二驱动单元18。该快门基板10包括一本体102，所述本体102具有一 快门开口 104。所述本体102为基本平行于所述摄影装置中感光元件的一平板。所述快门开口 104设置在该本体102的中央位置并贯通该本体102。当该快门装 置100开启时，外界光线可自该快门开口 104照射到所述感光元件。当该快门装置100闭 合时，所述快门叶片结构12遮挡住该快门开口 104以阻挡所述外界光线照射到所述感光元 件。该快门开口 104的形状可根据实际要求而制备；该快门开口 104的形状选自方形、矩 形、圆形或其他多边形。本实施例中该快门开口 104的形状为矩形。所述第一驱动单元16及第二驱动单元18设置于所述本体102的同一侧。该第一 驱动单元16及第二驱动单元18与所述连接单元14转动连接，用于驱动所述快门叶片结构 12做顺时针或逆时针的转动。所述连接单元14用于连接所述快门叶片结构12与本体102。该连接单元14包 括一第一主臂142、一第一副臂144、一第二主臂146、一第二副臂148以及多个旋转轴143。 所述第一主臂142通过所述第一驱动单元16与所述本体102相连接。所述第二主臂146 通过所述第二驱动单元18与所述本体102相连接。所述第一副臂144以及第二副臂148 分别通过一个旋转轴143与所述本体102相连接。该第一主臂142及第一副臂144可在所 述第一驱动单元16的作用下环绕各自的旋转轴143做顺时针或逆时针转动。所述第二主 臂146及第二副臂148可在所述第二驱动单元18的作用下环绕各自的的旋转轴143做顺 时针或逆时针转动。所述快门叶片结构12用于遮蔽或打开所述快门开口 104，从而实现感光元件的感 光。该快门叶片结构12包括一第一快门叶片组122及一第二快门叶片组124。所述第一快 门叶片组122与第二快门叶片组IM均包括至少一快门叶片20。所述第一快门叶片组122 及第二快门叶片组124中的快门叶片20的形状及数量不限。本实施例中，所述第一快门叶 片组122及第二快门叶片组IM均包括4个快门叶片20。所述第一快门叶片组122与所述 第一主臂142及第一副臂144相连接，并可以在所述第一驱动单元16的驱动下，做直线运 动，从而实现遮蔽或打开所述快门开口 104。所述第二快门叶片组IM与所述第二主臂146 及第二副臂148相连接，并可以在所述第二驱动单元18的驱动下，做直线运动，从而实现遮 蔽或打开所述快门开口 104。当所述快门装置100在工作时，所述第二主臂146及第二副臂148在所述第二驱 动单元18的驱动下，可以绕所述旋转轴143沿顺时针方向转动，并带动所述第二快门叶片 组124的4个快门叶片20进行直线移动，从而打开快门开口 104 ；曝光预定时间后，所述第 一主臂142及第一副臂144在所述第一驱动单元16的驱动下，绕所述旋转轴143沿顺时针 方向转动，并带动所述第一快门叶片组122进行直线移动，使所述第一快门叶片组122中的4个快门叶片20遮蔽所述快门开口 104，从而结束曝光。可以理解，所述快门装置100中的快门叶片20的结构以及动作方式不限，可采用 其他现有的结构与动作方式，只需满足在驱动装置的驱动下该快门叶片20可以打开或遮 蔽所述快门开口 104从而实现所述感光元件的曝光即可。所述快门叶片20的形状可根据需求制备。该快门叶片20的厚度为1微米 200 微米，优选为5微米 20微米。所述快门叶片20对可见光的透光率大致小于等于1%。所 述快门叶片20的结构、形状与材料基本相同。每一快门叶片20均包括多个碳纳米管。优 选地，所述快门叶片20由多个碳纳米管组成。所述多个碳纳米管可无序或有序排列，且该 多个碳纳米管通过范德华力紧密相连。在宏观上，所述快门叶片20为一具有平面结构的碳 纳米管结构。在微观上，所述碳纳米管结构由多个碳纳米管通过范德华力相互连接而形成， 所述多个碳纳米管可处于同一平面，也可处于不同平面。优选地，所述快门叶片20中的多 个碳纳米管基本平行于所述快门叶片20的表面。所述碳纳米管结构为一自支撑结构。所 谓“自支撑”即该碳纳米管结构无需通过设置于一基体表面，也能保持自身特定的形状。由 于该自支撑的碳纳米管结构包括大量的碳纳米管通过范德华力相互吸引，从而使该碳纳米 管结构具有特定的形状，形成一自支撑结构。优选地，所述快门叶片20是由多个碳纳米管 组成的纯结构。所述快门叶片20中的碳纳米管无需酸化或其它功能化处理，不含有羧基等 其它功能化基团，所述快门叶片20中的碳纳米管结构是纯碳纳米管结构。本实施例中，所 述快门叶片20为多个碳纳米管组成的片状的自支撑结构。所述多个碳纳米管中相邻的碳 纳米管通过范德华力紧密相连。所述碳纳米管结构可包括一层或多层碳纳米管膜，只要使所述碳纳米管结构的厚 度在1微米 200微米之间且透光率小于等于即可。当所述碳纳米管结构包括多层碳 纳米管膜时，所述多层碳纳米管膜层叠设置，相邻的碳纳米管膜之间通过范德华力紧密相 连。请参阅图2，本实施例中所提供的快门叶片20是通过将50层厚度大致为0. 1微米 的碳纳米管拉膜22层叠设置而形成一个厚度大致为5微米的碳纳米管结构。所述碳纳米 管结构基本不透光。该快门叶片20为一具有一定强度的薄片状结构。请参见图3，所述碳纳米管拉膜是由若干碳纳米管组成的自支撑结构。所述若干碳 纳米管为沿该碳纳米管拉膜的长度方向择优取向排列。所述择优取向是指在碳纳米管拉膜 中大多数碳纳米管的整体延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多数碳纳米管的整体延 伸方向基本平行于碳纳米管拉膜的表面。进一步地，所述碳纳米管拉膜中多数碳纳米管是 通过范德华力首尾相连。具体地，所述碳纳米管拉膜中基本朝同一方向延伸的大多数碳纳 米管中每一碳纳米管与在延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。当然，所述 碳纳米管拉膜中存在少数偏离该延伸方向的碳纳米管，这些碳纳米管不会对碳纳米管拉膜 中大多数碳纳米管的整体取向排列构成明显影响。所述自支撑为碳纳米管拉膜不需要大面 积的载体支撑，而只要相对两边提供支撑力即能整体上悬空而保持自身膜状状态，即将该 碳纳米管拉膜置于(或固定于)间隔一定距离设置的两个支撑体上时，位于两个支撑体之 间的碳纳米管拉膜能够悬空保持自身膜状状态。所述自支撑主要通过碳纳米管拉膜中存在 连续的通过范德华力首尾相连延伸排列的碳纳米管而实现。具体地，所述碳纳米管拉膜中 基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管，并非绝对的直线状，可以适当的弯曲；或者并非完全按照延伸方向上排列，可以适当的偏离延伸方向。因此，不能排除碳纳米管拉膜的基本朝同 一方向延伸的多数碳纳米管中并列的碳纳米管之间可能存在部分接触。具体地，所述碳纳 米管拉膜包括多个连续且定向排列的碳纳米管片段。该多个碳纳米管片段通过范德华力首 尾相连。每一碳纳米管片段由多个相互平行的碳纳米管组成。该碳纳米管片段具有任意的 长度、厚度、均勻性及形状。在所述快门叶片20中，所述碳纳米管拉膜22在所述快门叶片20结构中相互层叠 设置，且相邻的碳纳米管拉膜22之间通过范德华力紧密相连。所述碳纳米管拉膜22中的 大多数碳纳米管的轴向沿同一方向择优取向延伸。该大多数碳纳米管中每一碳纳米管与在 轴向延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。该大多数碳纳米管中每一碳纳米 管与相邻的碳纳米管之间通过范德华力紧密相连。当所述快门叶片20由多层碳纳米管拉 膜层叠设置组成时，优选地，至少存在两层碳纳米管拉膜中碳纳米管的轴向延伸方向形成 一交叉角α，0° < α <90°。更优选地，所述快门叶片20中每一碳纳米管拉膜22中的 大多数碳纳米管的轴向延伸方向与相邻的碳纳米管拉膜22中的大多数碳纳米管的轴向延 伸方向形成一交叉角α，0° < α <90°。本实施例中，所述交叉角为90°。可以理解，由于所述碳纳米管具有良好的吸光性能，因此，所述快门叶片20在厚 度较薄的范围内即可具有较好的吸光性能。具体地，当将所述快门叶片20的厚度大致在1 微米到200微米时，即可实现使所述使快门叶片20对可见光的透光率大致小于等于的 目的。且，由于所述碳纳米管的吸光作用，当所述快门叶片遮住所述快门开口 104时，能减 少所述快门叶片20的反光，从而达到优质的拍摄效果。另外，由于碳纳米管本身具有很强 的机械性能，其抗拉强度是钢的100倍，弹性模量与金刚石的弹性模量相当，因此，在显著 降低所述快门叶片20的厚度的前提下，依然可达到传统的快门叶片的机械性能。而由于碳 纳米管同时还具有质量轻等特点，其密度是钢材的六分之一左右，因此，厚度降低的快门叶 片20的质量将显著减小，从而能减小所述快门叶片20在遮蔽或打开所述快门开口 104时 所需的驱动力及制动力，进而减少照相机的电池损耗。最后，所述快门叶片20中每一碳纳 米管拉膜中的大多数碳纳米管的延伸方向与相邻的碳纳米管拉膜中的大多数碳纳米管的 延伸方向形成一 90°交叉角，从而使得所述快门叶片20具有较大的机械强度。所述快门叶片20的制备方法具体包括提供多个碳纳米管拉膜；将该多个碳纳米 管拉膜层叠铺设，形成一碳纳米管结构；将所述碳纳米管结构经一易挥发性的有机溶剂处 理，使相邻的碳纳米管拉膜之间紧密结合；最后将处理得到的碳纳米管结构经过冲压加工 形成所述快门叶片20。可以理解，所述碳纳米管结构不限于由碳纳米管拉膜构成，也可以由碳纳米管碾 压膜、碳纳米管絮化膜或者所述三种碳纳米管膜中的至少两种层叠构成。所述碳纳米管碾压膜为通过碾压一碳纳米管阵列获得的一种具有自支撑性的碳 纳米管膜。该碳纳米管碾压膜包括均勻分布的碳纳米管，碳纳米管沿同一方向或不同方向 择优取向排列。所述碳纳米管碾压膜中的大多数碳纳米管基本平行于该碳纳米管碾压膜的 表面。所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管相互部分交叠，并通过范德华力相互吸引，紧密结 合，使得该碳纳米管膜具有很好的柔韧性，可以弯曲折叠成任意形状而不破裂。且由于碳纳 米管碾压膜中的碳纳米管之间通过范德华力相互吸引，紧密结合，使碳纳米管碾压膜为一 自支撑的结构。所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管与形成碳纳米管阵列的生长基底的表面形成一夹角β，其中，β大于等于0度且小于等于15度，该夹角β与施加在碳纳米管阵列 上的压力有关，压力越大，该夹角越小，优选地，该碳纳米管碾压膜中的碳纳米管平行于该 生长基底排列。该碳纳米管碾压膜为通过碾压一碳纳米管阵列获得，依据碾压的方式不同， 该碳纳米管碾压膜中的碳纳米管具有不同的排列形式。具体地，碳纳米管可以无序排列； 当沿不同方向碾压时，碳纳米管沿不同方向择优取向排列；请参阅图4，当沿同一方向碾压 时，碳纳米管沿一固定方向择优取向排列。该碳纳米管碾压膜中碳纳米管的长度大于50微 米。该碳纳米管碾压膜的面积与碳纳米管阵列的尺寸基本相同。该碳纳米管碾压膜厚度与 碳纳米管阵列的高度以及碾压的压力有关，可为0. 5纳米到100微米之间。可以理解，碳纳 米管阵列的高度越大而施加的压力越小，则制备的碳纳米管碾压膜的厚度越大；反之，碳纳 米管阵列的高度越小而施加的压力越大，则制备的碳纳米管碾压膜的厚度越小。可以理解，当所述碳纳米管碾压膜厚度较大时，所述快门叶片20中可以由单层碳 纳米管碾压膜构成，所述碳纳米管碾压膜中的大多数碳纳米管相互交叠并且基本沿该快门 叶片20的表面延伸。该大多数碳纳米管中每一碳纳米管与相邻的碳纳米管通过范德华力 紧密相连。当所述碳纳米管碾压膜厚度较小时，所述快门叶片20可由多个层叠设置的碳纳 米管碾压膜构成，且相邻的碳纳米管碾压膜之间通过范德华力紧密相连。所述快门叶片20 中碳纳米管的排列方向取决于所述碳纳米管碾压膜中碳纳米管的排列方向。优选地，所述 碳纳米管碾压膜中的大多数碳纳米管的轴向基本沿同一方向延伸并且平行于该碳纳米管 碾压膜的表面，且每一碳纳米管碾压膜中大多数碳纳米管的轴向延伸方向与相邻的碳纳米 管碾压膜中大多数碳纳米管的轴向延伸方向形成一交叉角α，0° < α <90°。请参阅图5，所述碳纳米管絮化膜为将一碳纳米管原料，如一超顺排阵列，絮化处 理获得的一自支撑的碳纳米管膜。该碳纳米管絮化膜包括相互缠绕且均勻分布的碳纳米 管。碳纳米管的长度大于10微米，优选为200微米到900微米，从而使碳纳米管相互缠绕 在一起。所述碳纳米管之间通过范德华力相互吸引、分布，形成网络状结构。由于该自支撑 的碳纳米管絮化膜中大量的碳纳米管通过范德华力相互吸引并相互缠绕，从而使该碳纳米 管絮化膜具有特定的形状，形成一自支撑结构。所述碳纳米管絮化膜各向同性。所述碳纳 米管絮化膜中的碳纳米管为均勻分布，无规则排列，所述碳纳米管絮化膜的面积及厚度均 不限，厚度大致在0. 5纳米到100微米之间。可以理解，当所述碳纳米管絮化膜厚度较大时，所述快门叶片20中的碳纳米管结 构可以由单层碳纳米管絮化膜构成，所述快门叶片20中相邻的碳纳米管之间通过范德华 力相互吸引、缠绕形成网络结构。当所述碳纳米管絮化膜厚度较小时，所述快门叶片20可 由多个层叠设置的碳纳米管絮化膜构成，且相邻的碳纳米管絮化膜之间通过范德华力紧密 相连。本发明第二实施例提供一种快门装置，该快门装置与本发明第一实施例所提供的 快门装置100基本相同，其主要区别在于，请参考图6，本实施例中的快门装置的快门叶片 30进一步包括一聚合物涂层32涂覆于第一实施例所述快门叶片20的表面，所述聚合物涂 层32的厚度为1微米-10微米。该聚合物涂层32的材料选自含氟聚烯烃、聚酰亚胺、聚苯 硫醚及其任意组合的聚合物材料。本实施例中，该聚合物涂层32为一聚四氟乙烯材料。所 述聚四氟乙烯材料的厚度为1微米。可以理解，所述快门叶片20表面涂覆一层聚合物涂层32具有润滑作用，可以降低快门叶片在做纵向的开、合动作时相邻叶片之间的摩擦力，从而提高快门速度及耐磨性。本实施例中所述快门叶片30的制备方法是在本发明第一实施例形成所述快门叶 片20的基础上，进一步在所述快门叶片20表面均勻地涂覆一层具有润滑作用的聚四氟乙 烯涂层。本发明第三实施例提供一种快门装置，该快门装置与本发明第一实施例所提供的 快门装置100基本相同，其主要区别在于，请参阅图7，本实施例中快门装置的快门叶片40 所采用的碳纳米管结构由多个层叠设置的碳纳米管层组成，所述碳纳米管层包括多个相互 平行且并排设置的碳纳米管线42。所述快门叶片40的厚度为30微米，该快门叶片40为一 具有一定强度的薄片状结构。在所述快门叶片40结构中，每个碳纳米管层中的碳纳米管线42与相邻的碳纳 米管线42之间通过范德华力紧密接触，相邻的碳纳米管层通过范德华力紧密连接。优选 地，至少有两层碳纳米管层中碳纳米管线42交叉设置形成一交叉角α，0° < α <90°。 更优选地，任意两个相邻的碳纳米层中的碳纳米管线交叉设置形成一交叉角α，0° < α <90°。本实施例中，相邻的碳纳米层中的碳纳米管线交叉设置形成90°交叉角。可 以理解，由于所述快门叶片40中相邻的两个碳纳米层中的碳纳米管线42交叉设置，因此， 可以防止所述快门叶片40在各个方向上产生裂纹，并使所述快门叶片40在平行于其表面 的任意方向上都具有一定的强度。请参阅图8，所述碳纳米管线42可采用扭转的碳纳米管线。所述扭转的碳纳米管 线中的大多数碳纳米管基本沿同一轴向方向螺旋状延伸，该大多数碳纳米管中每一碳纳米 管与在轴向延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连，该大多数碳纳米管中每一 碳纳米管与相邻的碳纳米管之间通过范德华力紧密相连。所述扭转的碳纳米管线为采用一 机械力将所述碳纳米管膜两端沿相反方向扭转获得。该扭转的碳纳米管线长度不限。所述快门叶片40的制备方法包括提供多个扭转的碳纳米管线；将所述多个扭转 的碳纳米管线沿同一方向并排设置形成一碳纳米管层，再将多个扭转的碳纳米管线沿另一 方向层叠设置于所述碳纳米管层表面，如此反复进行形成一碳纳米管结构；最后将所得到 的碳纳米管结构经过冲压加工形成所述快门叶片40。可以理解，所述碳纳米管结构中的碳纳米管线不限于扭转的碳纳米管线，也可以 选自非扭转的碳纳米管线。请参阅图9，所述非扭转的碳纳米管线为将碳纳米管拉膜通过有机溶剂处理得到。 具体地，将有机溶剂浸润所述碳纳米管拉膜的整个表面，在挥发性有机溶剂挥发时产生的 表面张力的作用下，碳纳米管拉膜中的相互平行的多个碳纳米管通过范德华力紧密结合， 从而使碳纳米管拉膜收缩为一非扭转的碳纳米管线。该有机溶剂为挥发性有机溶剂，如乙 醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿。所述非扭转的碳纳米管线中的大多数碳纳米管的轴向基 本沿同一方向延伸，每一碳纳米管与轴向延伸方向相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相 连。具体地，该非扭转的碳纳米管线包括多个碳纳米管片段，该多个碳纳米管片段通过范 德华力首尾相连，每一碳纳米管片段包括多个相互平行并通过范德华力紧密结合的碳纳米 管。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均勻性及形状。该非扭转的碳纳米管线长度不 限。可以理解，所述快门叶片40也可以进一步包括一聚合物涂层涂覆于所述快门叶片40的表面，所述聚合物涂层的厚度为1微米-10微米。该聚合物涂层的材料选自含氟聚 烯烃、聚酰亚胺、聚苯硫醚及其任意组合的聚合物材料。本发明第四实施例提供一种快门装置，该快门装置与本发明第一实施例所提供的 快门装置基本相同，其主要区别在于，请参考图10，本实施例中的快门装置中的快门叶片 50由一碳纳米管结构与一聚合物M复合形成一碳纳米管复合结构。所述碳纳米管结构 可以包括本发明第一实施例中的碳纳米管膜，也可以包括本发明第三实施例中的碳纳米管 线，也可以同时选用碳纳米管膜或碳纳米管线。所述快门叶片50中，所述碳纳米管结构复 合于所述聚合物M内部。所述碳纳米管结构中的碳纳米管之间或碳纳米管线之间会存在 一定的间隙，所述聚合物M材料会包覆于所述碳纳米管结构的表面且填充于所述碳纳米 管结构中的间隙。可以理解，该快门叶片50的厚度可以通过所述碳纳米管结构以及聚合 物M的厚度来确定。所述聚合物M为一热固性材料或热塑性材料，如环氧树脂、聚烯烃、 丙烯酸树脂、聚酰胺、聚氨酯(PU)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛树脂(POM)、聚对苯二甲酸乙二酯 (PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或硅树脂等。所述快门叶片50中，所述碳纳米管的质量 百分含量为5% 80%，优选的，所述碳纳米管的质量百分含量为10% 30%。可以理解， 当所述碳纳米管的含量较低时，就可以发挥聚合物材料和碳纳米管之间的协同作用，提高 所述快门叶片50的性能。本实施例中，所述快门叶片50中的碳纳米管结构与本发明第三实施例中碳纳米 管结构相同，所述碳纳米管结构包括多个层叠设置的碳纳米管层，所述碳纳米管层包括多 个相互平行并排设置的碳纳米管线52。所述碳纳米管结构复合于所述聚合物M内部。所 述聚合物M为一聚对苯二甲酸乙二酯材料。所述快门叶片50的厚度约为40微米，所述快 门叶片50基本不透光。该快门叶片50为一长方形的薄片状结构。所述碳纳米管的质量百 分含量为20%。可以理解，所述快门叶片50也可以进一步包括一聚合物涂层涂覆于所述快门叶 片50的表面，所述聚合物涂层的厚度为1微米-10微米。该聚合物涂层的材料与本发明第 二实施例中的聚合物涂层的材料相同。由于所述快门叶片50是由多个碳纳米管与一聚合物复合而成，因此，可以发挥聚 合物和碳纳米管之间的协同作用，提高快门装置的性能。所述快门叶片50是通过将所述快门叶片40浸入一聚合物单体溶液、预聚物溶液 或聚合物熔融液中，或将上述含聚合物溶液喷洒或涂抹于所述快门叶片40结构，使聚合物 溶液能浸润所述碳纳米管结构，使所快门叶片40与所述聚合物复合，得到一碳纳米管复合 结构；最后将所得到的碳纳米管复合结构经过冲压加工制备而成。本发明第五实施例提供一种快门装置，该快门装置与本发明第一实施例所提供的 快门装置基本相同，其主要区别在于，请参考图11，本实施例中的快门装置的快门叶片60 包括至少两层碳纳米管复合结构层叠设置而成。所述碳纳米管复合结构是通过将一碳纳米 管结构与一聚合物材料复合而成。可以理解，所述碳纳米管结构可以选自本发明第一实施 例中的碳纳米管结构，也可以选自本发明第三实施例中的碳纳米管结构。所述聚合物材料 可选自本发明第四实施例的聚合物材料。本发明实施例中，所述快门叶片60包括层叠设置的两层片状碳纳米管复合结构 62，其中，所述碳纳米管复合结构62由一碳纳米管结构及一聚合物拟4复合而成。所述碳纳米管结构包括多个沿同一方向层叠设置的碳纳米管拉膜622。所述碳纳米管拉膜622与 本发明第一实施例中的碳纳米管拉膜22相同。即所述每个碳纳米管复合结构62中的大多 数碳纳米管的轴向均基本沿同一方向择优取向延伸。每个碳纳米管复合结构62中的大多 数碳纳米管的轴向延伸方向与相邻的碳纳米管复合结构62中的大多数碳纳米管的轴向延 伸方向形成一交叉角α，0° < α <90°。本实施例中，所述交叉角为90°。所述快门叶 片60的厚度为30微米，可以使所述快门叶片60具有良好的遮光性能。该快门叶片60为 一具有一定强度的长方形的薄片状结构。所述聚合物6Μ为一环氧树脂材料。所述碳纳米 管的质量百分含量为30%。可以理解，当所述碳纳米管结构包括本发明第三实施例中的碳纳米管线时，所述 碳纳米管线在所述碳纳米管结构中相互平行且并排设置，且相邻的碳纳米管线之间通过范 德华力紧密相连。每一碳纳米管复合结构中的碳纳米管线的延伸方向与相邻的碳纳米管复 合层状结构中的碳纳米管线的延伸方向形成一交叉角α，0° < α <90°。优选地，该交 叉角为90°。可以理解，所述快门叶片60也可以进一步包括一聚合物涂层涂覆于所述快门叶 片60的表面，所述聚合物涂层的厚度为1微米-10微米。该聚合物涂层的材料与本发明第 二实施例中的聚合物涂层的材料相同。所述快门叶片60的制备方法包括提供至少两层碳纳米管复合结构，所述碳纳 米管复合结构是通过将多个碳纳米管拉膜沿同一方向层叠铺设，形成一碳纳米管结构，再 将所述碳纳米管结构浸入一环氧树脂材料的溶液或熔融液中，或将一环氧树脂材料的溶液 或熔融液喷洒或涂抹于所述碳纳米管结构，使所碳纳米管结构与所述环氧树脂复合制备而 成；将所述至少两层碳纳米管复合结构层叠设置，并使每一碳纳米管复合结构中的大多数 碳纳米管的轴向延伸方向与相邻的碳纳米管复合结构中的碳纳米管的轴向延伸方向形成 一 90°交叉角，并经过热压加工形成层叠体；最后将所述层叠体经过冲压加工形成所述快 门叶片60。本发明实施例所提供的快门叶片具有以下优点首先，所述快门叶片基本由碳纳 米管组成，且该多个碳纳米管能通过范德华力连接形成自支撑结构，因此该快门叶片的厚 度可显著降低，从而使该快门叶片具有质量轻的特性，方便应用于各种摄影设备，并减小所 述快门叶片在遮蔽或打开快门开口所述的驱动力和制动力，进而减少照相机的电池损耗。 其次，由于碳纳米管结构本身具有很强的机械性能，其抗拉强度是钢的100倍，弹性模量与 金刚石的弹性模量相当，因此，该快门叶片具有较高的机械性能及耐持久性。再次，由于碳 纳米管本身是一个良好的黑体结构，将碳纳米管应用于所述快门叶片时，不仅可以有效遮 住所述快门开口，还可以减少所述快门叶片的反光，从而达到优质的拍摄效果。此外，所述 快门叶片是通过将多个碳纳米管与一聚合物材料复合而成，因此，可以发挥聚合物和碳纳 米管之间的协同作用，提高快门装置的性能。最后，在所述快门叶片表面涂覆一层具有润滑 作用的聚合物涂层，还可以降低快门叶片在做遮蔽或打开所述快门开口的动作时相邻的快 门叶片之间的摩擦力，从而提高快门速度以及耐磨性。另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精 神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
1.一种快门装置，包括一快门叶片结构，所述快门叶片结构包括至少一个快门叶片，其 特征在于，所述快门叶片包括至少两个碳纳米管复合结构，所述各个碳纳米管复合结构由 一碳纳米管结构及一聚合物材料复合而成，所述碳纳米管结构由多个碳纳米管组成，所述 碳纳米管结构中的碳纳米管的轴向沿同一方向择优取向延伸，每一碳纳米管复合结构中碳 纳米管的轴向延伸方向与相邻的碳纳米管复合结构中碳纳米管的轴向延伸方向形成一交 叉角 α，0° < α 彡 90°。
2.如权利要求1所述的快门装置，其特征在于，所述碳纳米管结构为由多个碳纳米管 组成的自支撑结构。
3.如权利要求1所述的快门装置，其特征在于，所述碳纳米管结构复合于所述聚合物 材料内部。
4.如权利要求1所述的快门装置，其特征在于，所述聚合物材料包覆于所述碳纳米管 结构表面并且填充于所述碳纳米管结构中多个碳纳米管之间的间隙。
5.如权利要求1所述的快门装置，其特征在于，所述各个碳纳米管结构包括至少一个 碳纳米管膜，该碳纳米管膜包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管中的大多数碳纳米管的轴 向基本沿同一方向延伸。
6.如权利要求5所述的快门装置，其特征在于，所述各个碳纳米管结构包括多个碳纳 米管膜，且相邻的碳纳米管膜之间通过范德华力紧密相连。
7.如权利要求5或6所述的快门装置，其特征在于，所述碳纳米管膜包括多个碳纳米 管，该多个碳纳米管中的大多数碳纳米管与在轴向延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华 力首尾相连。
8.如权利要求1所述的快门装置，其特征在于，所述碳纳米管结构包括多个相互平行 且并排设置的碳纳米管线。
9.如权利要求8所述的快门装置，其特征在于，相邻的碳纳米管线之间通过范德华力 紧密相连。
10.如权利要求8所述的快门装置，其特征在于，所述每一碳纳米管复合结构中的碳纳 米管线的延伸方向与相邻的碳纳米管复合结构中的碳纳米管线的延伸方向形成一交叉角 α，0° < α 彡 90°。
11.如权利要求1所述的快门装置，其特征在于，所述快门叶片的厚度为1微米 200 微米。
12.如权利要求11所述的快门装置，其特征在于，所述快门叶片的厚度为5微米 50 微米。
13.如权利要求1所述的快门装置，其特征在于，所述聚合物为热固性材料或热塑性材料。
14.如权利要求13所述的快门装置，其特征在于，所述聚合物选自环氧树脂、聚烯烃、 丙烯酸树脂、聚酰胺、聚氨酯、聚碳酸酯、聚甲醛树脂、聚对苯二甲酸乙二酯、聚甲基 丙烯酸 甲酯及硅树脂。
15.如权利要求1所述的快门装置，其特征在于，所述快门叶片进一步包括一聚合物涂 层涂覆于所述快门叶片的表面。
16.如权利要求15所述的快门装置，其特征在于，所述聚合物涂层的厚度为1微米 10微米。
17.如权利要求15所述的快门装置，其特征在于，所述聚合物涂层的材料选自含氟聚 烯烃、聚酰亚胺、聚苯硫醚及其任意组合的聚合物材料。
18.如权利要求1所述的快门装置，其特征在于，所述快门装置进一步包括一快门基 板、一连接单元以及一驱动单元，其中，所述快门基板用于支撑所述快门叶片结构、驱动单 元及连接单元，所述连接单元用于连接所述快门叶片结构与快门基板，所述驱动单元用于 驱动所述快门叶片结构做顺时针或逆时针的转动。
19.一种快门叶片，可应用于一种摄影装置，用于遮蔽或打开所述摄影装置中的一快门 开口，从而实现所述摄影装置中感光元件的感光，其特征在于，所述快门叶片包括至少两个 碳纳米管复合结构，所述各个碳纳米管复合结构由一碳纳米管结构及一聚合物材料复合而 成，所述碳纳米管结构由多个碳纳米管组成，所述碳纳米管结构中的碳纳米管的轴向沿同 一方向择优取向延伸，每一碳纳米管复合结构中碳纳米管的轴向延伸方向与相邻的碳纳米 管复合结构中碳纳米管的轴向延伸方向形成一交叉角α，0° < α ^90°。
全文摘要
本发明提供一种快门装置，包括一快门叶片结构，所述快门叶片结构包括至少一个快门叶片，其中，所述快门叶片包括至少两个碳纳米管复合结构，所述碳纳米管复合结构由一碳纳米管结构及一聚合物复合而成。所述碳纳米管结构由多个碳纳米管组成，所述碳纳米管结构中的碳纳米管沿同一方向择优取向延伸，每一碳纳米管复合结构中碳纳米管的延伸方向与相邻的碳纳米管复合结构中碳纳米管的延伸方向形成一交叉角α，0°＜α≤90°。本发明还提供一种快门叶片。
文档编号C01B31/02GK102053454SQ20101057689
公开日2011年5月11日 申请日期2010年12月7日 优先权日2010年12月7日
发明者冯辰, 刘亮, 潜力, 王昱权 申请人:北京富纳特创新科技有限公司