电热响应仿生肌肉纤维、仿生复合薄膜及其应用

文档序号:42903232发布日期:2025-09-02 20:43阅读:27来源:国知局

本发明特别涉及一种电热响应仿生肌肉纤维、仿生复合薄膜及其应用,属于材料科学。


背景技术:

1、目前国内外自清洁技术发展中主要有自清洁薄膜、涂覆法、表面加工、静电法与机械法。cn117904597a利用原子层沉积技术在基底表面制备一层薄膜,然后采用刻蚀方法在涂层表面构筑针形阵列微纳结构,降低涂层表面能,降低灰尘颗粒的粘附性,制备出具有优异超疏水防尘性能和耐候性兼具的自清洁涂层。cn119161633a中公开了一种自清洁的双模式气凝胶薄膜,并通过疏水改性使气凝胶薄膜有自清洁能力。这些方法有一些限制,如不能做到对表面污染的彻底清洁,或者自清洁薄膜、涂覆法、表面加工多是对表面改性,在长期风吹日晒过程中清洁性能逐渐下降,使用寿命是一大问题。静电法一般利用静电幕保护表面,但是对地球气候变化特别是雨天无效,这使得他应用场景十分受限。同时这些清洁方法都不能将所有表面污染完全清除,每样技术都有其可清除污染物的局限性。机械法通常利用机器工具在表面清洁,例如,cn118919474a公开了一种晶圆片揭膜吸盘结构,其包括真空泵,吸盘头一般都是放置在机械手上,揭膜吸盘结构吸附表面将膜揭除,提高晶圆片的加工效率。但是通常这些机械装置成本高、体积大、操作系统繁琐。


技术实现思路

1、针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种电热响应仿生肌肉纤维、仿生复合薄膜及其应用。

2、为实现前述发明目的,本发明采用的技术方案包括:

3、本发明实施例的第一个方面提供了一种电热响应仿生肌肉纤维,所述电热响应仿生肌肉纤维是由至少一根导电纤维和至少一根弹性体纤维依次经并股、加捻,所述加捻的捻度为300转/米,直至形成非螺旋的旋转扭曲结构而获得。

4、本发明实施例的第二个方面提供了一种可自驱动揭膜的仿生复合薄膜,其包括:仿生肌肉纤维和柔性薄膜,所述仿生肌肉纤维设置在柔性薄膜的表面,所述仿生肌肉纤维的两端与所述柔性薄膜固定结合,当所述仿生肌肉纤维被刺激发生伸缩时,所述柔性薄膜能够被所述仿生肌肉纤维带动发生变形。

5、本发明实施例的第三个方面提供了一种可自清洁的器件,所述器件的表面具有至少一层所述可自驱动揭膜的仿生复合薄膜,当所述可自驱动揭膜的仿生复合薄膜上的仿生肌肉纤维被刺激发生伸缩时,所述可自驱动揭膜的仿生复合薄膜整体发生变形并与其他结构层分离而脱落。

6、本发明实施例的第四个方面提供了一种实现器件自清洁的方法,其包括:在器件的表面覆设至少一层所述可自驱动揭膜的仿生复合薄膜,对所述可自驱动揭膜的仿生复合薄膜上的仿生肌肉纤维施加刺激,使仿生肌肉纤维发生伸缩,所述可自驱动揭膜的仿生复合薄膜整体被所述仿生肌肉纤维带动发生变形而其他结构层分离并脱落。

7、与现有技术相比,本发明的优点包括:

8、本发明采用液晶弹性体纤维与碳纳米管纤维等导电纤维复合获得电热响应的复合纤维,可以实现精确电热控制,再将复合纤维与柔性薄膜复合获得可自驱动揭膜的仿生复合薄膜,实现器件表面受污后仿生复合薄膜产生大形变剥离脱落,并将所有污染物带离,实现器件表面完全自清洁与保护,由于碳纳米管纤维具有很好的电学性能,液晶弹性体有良好的热响应大收缩量能力,制备的复合纤维具有优异的驱动性能和循环稳定性,有望实现在仿生复合薄膜的更多应用。

9、本发明提供的仿生复合薄膜自身具有大形变面积,同时还能够具有高透光性,可以在光学器件表面覆盖而不影响其功能正常使用,可以对器件表面进行一定程度上的保护,在受污丧失功能后可以产生大形变而自剥离脱落。

10、本发明提供的仿生复合薄膜的制备方法简单,应用范围广,不仅可以适配光学器件,还可以用于易发生磨损的器件的保护。



技术特征:

1.一种电热响应仿生肌肉纤维,其特征在于:所述电热响应仿生肌肉纤维是由至少一根导电纤维和至少一根弹性体纤维依次经并股、加捻,所述加捻的捻度为300转/米,直至形成非螺旋的旋转扭曲结构而获得。

2.根据权利要求1所述电热响应仿生肌肉纤维,其特征在于:所述电热响应仿生肌肉纤维包括多根弹性体纤维,所述导电纤维位于中间区域,所述弹性体纤维位于环绕所述中间区域的外围区域,多根所述弹性体纤维缠绕分布在所述导电纤维的外表面;

3.根据权利要求1或2所述电热响应仿生肌肉纤维,其特征在于:所述导电纤维的直径小于所述弹性体纤维的直径,所述导电纤维分布在多根所述弹性体纤维之间的间隙内,多根所述弹性体纤维与所述导电纤维接触,并形成热传导结构;

4.根据权利要求1或2所述电热响应仿生肌肉纤维,其特征在于:所述导电纤维包括碳纳米管纤维、石墨纤维、碳纤维、聚苯胺基体纤维、聚吡咯基体纤维、聚噻吩基体纤维、银丝、铜丝、离子导电水凝胶纤维中的至少一种;

5.一种可自驱动揭膜的仿生复合薄膜,其特征在于,包括:仿生肌肉纤维和柔性薄膜,所述仿生肌肉纤维设置在柔性薄膜的表面,所述仿生肌肉纤维的两端与所述柔性薄膜固定结合,当所述仿生肌肉纤维被刺激发生伸缩时,所述柔性薄膜能够被所述仿生肌肉纤维带动发生变形。

6.根据权利要求5所述可自驱动揭膜的仿生复合薄膜,其特征在于:所述可自驱动揭膜的仿生复合薄膜包括多根所述仿生肌肉纤维,多根所述仿生肌肉纤维按照纵向间隔并行、横向间隔并行、斜向间隔并行、十字交叉、斜向交叉、圆形排列中的任意一种方式分布在所述柔性薄膜的表面;

7.根据权利要求5或6所述可自驱动揭膜的仿生复合薄膜,其特征在于:所述仿生肌肉纤维能够对电化学、湿度、温度、光、磁、ph值中的任意一种刺激产生伸缩响应;

8.一种可自清洁的器件,其特征在于:所述器件的表面具有至少一层如权利要求5-7中任一项所述可自驱动揭膜的仿生复合薄膜,当所述可自驱动揭膜的仿生复合薄膜上的仿生肌肉纤维被刺激发生伸缩时,所述可自驱动揭膜的仿生复合薄膜整体发生变形并与其他结构层分离而脱落。

9.根据权利要求8所述可自清洁的器件,其特征在于:所述器件包括光学器件,所述可自驱动揭膜的仿生复合薄膜中的柔性薄膜是透光薄膜。

10.一种实现器件自清洁的方法,其特征在于,包括:在器件的表面覆设至少一层如权利要求5-7中任一项所述可自驱动揭膜的仿生复合薄膜,对所述可自驱动揭膜的仿生复合薄膜上的仿生肌肉纤维施加刺激,使仿生肌肉纤维发生伸缩,所述可自驱动揭膜的仿生复合薄膜整体被所述仿生肌肉纤维带动发生变形而其他结构层分离并脱落。


技术总结
本发明公开了一种电热响应仿生肌肉纤维、仿生复合薄膜及其应用。本发明提供的一种具备蜕皮功能的、大形变的仿生复合薄膜,先由多根液晶弹性体纤维夹单根碳纳米管纤维加捻形成微螺旋/无螺旋的直仿生肌肉纤维,再将多根直仿生肌肉纤维固定在柔性薄膜上制备出可产生大面积形变的仿生复合薄膜,通过这种仿生肌肉纤维与柔性薄膜复合的结构设计,仿生复合薄膜可以一体化实现器件表面污染一次性去除。

技术研发人员:邸江涛,乔冠龙,董立忠,李清文
受保护的技术使用者:中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
技术研发日:
技术公布日:2025/9/1
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