[發明專利]納米顆粒團聚型納米多孔電化學驅動器及其制備和測試方法

有效

• 申請號: 201911107777.7
• 申請日: 2019-11-13
• 公開（公告）號: CN110863962B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 冀梁;申勝平;鄧謙
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F03G7/00
• 分類號: F03G7/00;G01R31/00;H02N11/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種納米顆粒團聚型納米多孔電化學驅動器，其特征在于，為雙層薄膜結構，包括柔性導體材料的沉積基底和沉積在沉積基底上的驅動薄膜，所述驅動薄膜由納米顆粒團聚而成，通過團聚、沉積不同粒徑的納米顆粒來實現納米多孔結構；所述驅動薄膜與沉積基底的厚度比應滿足(0.3～1)：1；在電化學反應中，當有離子嵌入驅動薄膜時，驅動薄膜會發生體積膨脹；而沉積基底不受離子嵌入的影響，無體積膨脹；驅動薄膜中離子嵌入誘發的體積膨脹效應與沉積基底對其的約束效應之間會發生相互作用，因而使得雙層薄膜結構發生彎曲、實現驅動效果。

2.根據權利要求1所述的納米顆粒團聚型納米多孔電化學驅動器，其特征在于，所述的柔性導體材料為金屬箔材或鍍有導電電極的聚合物薄膜。

3.根據權利要求1所述的納米顆粒團聚型納米多孔電化學驅動器，其特征在于，所述的驅動薄膜由過渡金屬硫化物、金屬或碳納米顆粒中的任一種或多種團聚生長而成。

4.權利要求1至3任一項所述的納米顆粒團聚型納米多孔電化學驅動器的制備方法，其特征在于，利用壓延機多次冷壓軋制出符合厚度設計要求的基底材料；隨后對其進行超聲清洗并真空干燥24h；之后將其裁剪成為符合設計要求的細長條用作沉積基底；整個制備過程需在真空腔體內完成，將上述沉積基底倒置固定在加熱臺上，將目標靶材按照預設的靶基間距固定于加熱臺下方；為了使成膜更加均勻，加熱臺帶動沉積基底進行轉動；為了保證靶材的使用壽命，目標靶以高于加熱臺15倍的轉速進行反向旋轉；隨后將石榴石激光能量調節至穩定，激光頻率設定為1～10Hz，沿目標靶徑向進行掃描轟擊，利用高能激光束轟擊實現靶材從固態—等離子態—固態的轉變，從而在不同基底上形成納米顆粒團聚型納米多孔驅動薄膜；制備前將真空腔體內的氣壓設定在4×10^-8～2×10^-7Torr，制備時的溫度控制在25～100℃，通過控制沉積時間來控制驅動薄膜在沉積基底上的沉積厚度，通過調控靶基間距、基底轉速、沉積溫度，獲得顆粒粒徑可控的納米多孔電化學驅動器。

5.權利要求1至3任一項所述的納米顆粒團聚型納米多孔電化學驅動器的測試方法，其特征在于，采用三電極測試體系進行電化學測試，由權利要求1至3任一項所述的納米顆粒團聚型納米多孔電化學驅動器被用作工作電極，分別將飽和甘汞電極和2×2cm²的鉑片電極用作參比電極和輔助電極；將0.5mol/L的稀硫酸溶液用作電解液；利用辰華CHI660E電化學工作站輸出和采集電壓、電流、電荷和頻率；與此同時，利用高清實驗相機對驅動器的位移及曲率進行原位觀測；電化學驅動器的驅動電壓低至-0.35～0.35V，響應頻率為0.001～0.25Hz，此電化學驅動器能夠驅動自重800倍以內的重物；其曲率幅值高達0.207mm^-1；驅動速率達9.4×10^-3mm^-1·s^-1·V^-1。

6.根據權利要求5所述的測試方法，其特征在于，所述的驅動電壓為方波、三角波、正弦波中的任一種或多種分階段組合。