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碳纳米管和石墨烯人工肌肉
  • ISSN号:0023-074X
  • 期刊名称:科学通报
  • 时间:2014.8.20
  • 页码:2240-2252
  • 分类:TB383[一般工业技术—材料科学与工程]
  • 作者机构:[1]中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,苏州215123
  • 相关基金:江苏省杰出青年自然科学基金(BK2012008); 科技部港澳台合作专项(2012DFH50120); 国家自然科学基金(21373263,11204350,51303204); 科技部重大科学研究计划(2010CB934700)资助
  • 相关项目:CNT/SMP非对称复合结构单片光驱动材料器件研究
中文摘要:

碳纳米管、石墨烯是近20年崛起,集优异的电学、力学、电化学、电机械等性能于一身的新型纳米材料,在材料、能源、环境、尤其在人工肌肉领域已取得了卓越的进展和成果.人工肌肉是一类能将外部刺激如光、热、电等转换成机械能输出的驱动器.碳纳米管和石墨烯离子型驱动器以其能在较低的电压下,表现出大的弯曲形变和高的空气中循环稳定性,在众多种类的驱动器中成为了科学研究的重点.该驱动器由两电极层以及夹在两电极层之间的聚合物电解质层组成,其致动过程主要受电场下离子在电极层和电解质层中的扩散迁移控制.本文主要综述了碳纳米管和石墨烯作为电极的离子型驱动器工作原理、发展现状;分析了碳纳米管和石墨烯离子型驱动器发展中限制驱动性能进一步提高的几个关键性问题以及遇到的挑战;在此基础上,提出一些具有建设性的方案以及对未来碳纳米管和石墨烯离子型驱动器领域的展望.

英文摘要:

Carbon nanotube and graphene with excellent electrical, mechanical, electrochemical and electromechanical properties have been made remarkable progress and achievements in the fields of functional materials, energy and environment, especially in artificial muscles. Artificial muscles can be treated as actuation materials which converts different types of energy into mechanical energy. Among these actuation materials, carbon nanotube and graphene electrodes based ionic actuators have been intensively studied for their impressive large-deformation and air-working capability under low voltage stimulation. Their typical bimorph structure is composed of one ion-conductive electrolyte membrane laminated by two electron-conductive electrode membranes, which can bend back and forth due to the electrode expansion and contraction induced by ion motion under alternating applied voltage. In this review, we mainly summarize the recent progress in carbon nanotube and graphene electrodes based ionic actuators. Key factors which may significantly affect the actuation process are discussed in order to shed light on possible future research of the novel carbon nanotube and graphene electrodes based ionic actuators.

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期刊信息
  • 《科学通报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院
  • 主编:周光召
  • 地址:北京东黄城根北街16号
  • 邮编:100717
  • 邮箱:csb@scichina.org
  • 电话:010-64036120 64012686
  • 国际标准刊号:ISSN:0023-074X
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1784/N
  • 邮发代号:80-213
  • 获奖情况:
  • 首届国家期刊奖,中国期刊方阵“双高”期刊,第三届中国出版政府奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:81792