CNT/SMP非对称复合结构单片光驱动材料器件研究

批准号:
11204350
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
胡颖
依托单位:
学科分类:
A2014.凝聚态物理新兴与交叉领域
结题年份:
2015
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
芦露华、朱杰、隋意、张玥薇、蓝天、周莉莎
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
微信扫码咨询
中文摘要
智能驱动器件通过感知环境刺激产生变化,是仿生人工肌肉技术的重要基础,相关材料和技术在生物医学、机器人、航天航空等领域有着广泛的应用前景。为实现能量的存储、转换以及连续可恢复应力应变过程,不同功能材料的多层结构复合是现有驱动器最常见的设计,因而材料间界面结构与性能耦合成为驱动器件研究中的关键。本项目旨在发展一种具有同一基底材质的光-机械单片智能复合结构;发挥碳纳米管优良光、力、热学特性以及特种高分子独有的形状记忆功能;利用互穿聚合物网络组装技术,形成碳纳米管梯度分布的、材料内部性能差异的复合结构;研究形状记忆高分子在高质量分数碳纳米管组装调控下的力学、光热转换以及形状温度记忆增强效应、研究纳米材料梯度分布下的光-热-机械耦合、以及赋予的双程光热驱动特性;发挥敏感材料和智能结构设计的协同作用,实现简单构造、特定力学驱动输出的目的,为探新型人工肌肉仿生材料结构奠定重要应用基础。
英文摘要
The ability for the intelligent actuation device to respond to the environment stimuli is the important foundation for the artificial muscle technique, and the related materials and technique have widely potential application in the field of biomedicine, robot, aerospace and so on. For the purpose of realizing energy storage, transfer and succesively reversible stress-strain process, the combination of multilayer structures with different function materials is the common design for the existing actuator. Therefor, the coupling of the interface structures and properties is the key point for actuation device research. In this project, we aim to develop a photomechanical single ply intelligent composite structure based on one same substrate material. By taking advantage of the unique optical, mechanical and thermal properties of CNT,the shape memory character of macromolecule and the Interpenetrating Polymer Network (IPN) assembly technique, the composite structure with gradient distribution of CNT and different internal properties can be formed. The mechanical property, as well as photothermal conversion and Shape memory temperature enhanced effect are investigated by the assembly of shape memory polymer with high mass fraction CNT. The coupling of photo-thermal-mechanical under the gradient distribution of nanomaterials and the round trip photothermal actuation feature are also studied. By developing the synergistic effect of the designed intelligent structures and sensitive materials, the designated actuation and force output under the simple construction is achived, which lays the application foundation for exploring new artificial muscle biomimetic structure.
智能驱动器件可将外部刺激能量直接转化为机械能输出,在生物医学、机器人、航天航空等领域有着广泛的应用前景。碳纳米材料是一类集优良的电学、力学、光学、热学等性能于一身的特殊纳米材料,在驱动材料的研究方面具有较大的发展价值。此外,在驱动器件的结构设计中,不同功能材料的非对称结构复合已成为重要的方法之一。基于此,本项目主要研究基于纳米材料与高分子聚合物组装的非平衡结构智能驱动器件的构筑,以及其在光刺激下的多次连续可恢复形变的驱动性能的实现。我们以碳纳米管、石墨烯等纳米材料为核心组元,并与具有良好的热响应性和稳定性等优异性能的高分子聚合物材料相复合,通过结构设计调控,发展具有非对称结构的复合功能薄膜驱动材料,并通过发挥复合薄膜的形状记忆特性,以及碳纳米管等的光热转化特性,实现了基于复合薄膜的智能驱动器在外界信号刺激下的多次连续可恢复形变驱动,并对于纳米材料的复合在智能驱动中所起到关键作用进行了探究。相关研究成果已在Advanced Materials等著名学术期刊上发表SCI论文6篇,申请发明专利3项。其研究成果揭示了纳米材料结构对于驱动性能的提升作用,将对新型光驱动智能器件的设计以及在智能窗帘、光控机器人、自展开的太阳帆等领域的应用起到积极的推动。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Wavelength-selective and rebound-able bimorph photoactuator driven by a dynamic mass transport process
由动态质量传输过程驱动的波长选择性和可回弹双压电晶片光致动器
DOI:10.1039/c4tc02522a
发表时间:2015-01-01
期刊:JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C
影响因子:6.4
作者:Lan, T.;Hu, Y.;Chen, W.
通讯作者:Chen, W.
A spongy graphene based bimorph actuator with ultra-large displacement towards biomimetic application
基于海绵石墨烯的双压电晶片致动器,具有超大位移,适合仿生应用。
DOI:10.1039/c4nr02768j
发表时间:2014-01-01
期刊:NANOSCALE
影响因子:6.7
作者:Hu, Ying;Lan, Tian;Chen, Wei
通讯作者:Chen, Wei
A Graphene-Based Bimorph Structure for Design of High Performance Photoactuators
用于高性能光致动器设计的基于石墨烯的双压电晶片结构
DOI:10.1002/adma.201502777
发表时间:2015-12-16
期刊:ADVANCED MATERIALS
影响因子:29.4
作者:Hu, Ying;Wu, Guan;Chen, Wei
通讯作者:Chen, Wei
DOI:10.1039/c3cc49376h
发表时间:2014-04
期刊:Chemical communications
影响因子:4.9
作者:Ying Hu;T. Lan;Guanyuan Wu;Zicai Zhu;X. Tao;Wei Chen
通讯作者:Ying Hu;T. Lan;Guanyuan Wu;Zicai Zhu;X. Tao;Wei Chen
Graphene-Stabilized Silver Nanoparticle Electrochemical Electrode for Actuator Design
用于执行器设计的石墨烯稳定银纳米颗粒电化学电极
DOI:10.1002/adma.201203655
发表时间:2013-03-06
期刊:ADVANCED MATERIALS
影响因子:29.4
作者:Lu, Luhua;Liu, Jinghai;Chen, Wei
通讯作者:Chen, Wei
国内基金
海外基金
