[發明專利]高功率雙向驅動的仿生肌肉纖維、其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202210874035.2
• 申請日: 2022-07-22
• 公開（公告）號: CN115142267A
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 邸江濤;崔波;李清文
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: D06M15/63
• 分類號: D06M15/63;C08G75/045;D02G3/04;D02G3/12;D02G3/32;D02G3/44;D06M101/40;D06M101/30;D06M101/34
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

1.一種高功率雙向驅動的仿生肌肉纖維，包括基體纖維以及包覆所述基體纖維的客體材料層，其特征在于：

所述基體纖維能夠通電發熱，所述客體材料層包括液晶彈性體；

所述仿生肌肉纖維過度加捻至具有螺旋筒狀結構。

2.根據權利要求1所述的仿生肌肉纖維，其特征在于，所述基體纖維包括電熱纖維以及選擇性加入或不加入的絕緣纖維；

優選的，所述電熱纖維包括碳納米管纖維、石墨烯纖維、碳纖維、鍍銀尼龍纖維、銀線以及銅線中的任意一種或兩種以上的組合；

優選的，所述絕緣纖維包括棉線、尼龍纖維、氨綸纖維、芳綸纖維、聚酰亞胺纖維、聚酯纖維以及聚乙烯纖維中的任意一種或兩種以上的組合。

3.根據權利要求1所述的仿生肌肉纖維，其特征在于，所述基體纖維的直徑為50-500μm；

和/或，所述客體材料層的厚度為1-20μm；

優選的，所述基體纖維與客體材料層的質量比為1：(3-12)。

4.根據權利要求1所述的仿生肌肉纖維，其特征在于，所述仿生肌肉纖維為單股加捻或多股并股加捻；

優選的，所述仿生肌肉纖維為雙股并股加捻；

優選的，所述仿生肌肉纖維的捻度4000-6000r/m。

5.根據權利要求4所述的仿生肌肉纖維，其特征在于，在所述仿生肌肉纖維松弛狀態下，所述螺旋筒狀結構的直徑為50-200μm。

6.一種仿生肌肉纖維的制備方法，其特征在于，包括：

提供基體纖維和客體材料前驅液，所述基體纖維能夠通電發熱，所述客體材料前驅液中至少包含液晶彈性體前驅體；

使所述客體材料前驅液涂覆于所述基體纖維的表面形成液膜；

引發所述液膜的固化反應，在所述基體纖維表面形成客體材料層，獲得纖維前體；

對所述纖維前體進行過度加捻，使所述纖維前體具有螺旋筒狀結構，獲得仿生肌肉纖維。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述客體材料前驅液的制作方法包括：

使包括液晶單體、擴鏈劑以及有機溶劑的反應體系加熱發生預反應；

向所述反應體系中至少加入催化劑、交聯劑以及光引發劑，并繼續加熱引發邁克爾加成反應，獲得所述客體材料前驅液；

優選的，所述液晶單體包括RM82以及RM257中的任意一種或兩種的組合；

和/或，所述擴鏈劑包括烯丙基二硫醇以及2，2′-(1，2-乙二基雙氧代)雙乙硫醇中的任意一種或兩種的組合；

和/或，所述催化劑包括三乙胺、正丙胺以及正丁胺中的任意一種或兩種以上的組合。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，通過紫外光照射引發所述液膜的固化反應。

9.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述基體纖維具有初始捻度，所述過度加捻的加捻方向與所述初始捻度的手性方向相同。

10.權利要求1-5中任意一項所述的仿生肌肉纖維在制備驅動器中的應用。