[發(fā)明專利]一種近紅外光致變形石墨烯/NIPAAm復合薄膜及其制備和應用

有效

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• 申請日: 2016-12-06
• 公開（公告）號: CN106773143B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發(fā)明（設計）人: 李耀剛;梁浩;時秋偉;王宏志;張青紅;侯成義
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G02F1/01
• 分類號: G02F1/01
• 代理公司: 31233 上海泰能知識產(chǎn)權代理事務所
• 代理人: 黃志達

本發(fā)明涉及一種近紅外光致變形石墨烯/NIPAAm復合薄膜及其制備和應用，N?異丙基丙烯酰胺凝膠填充在石墨烯薄膜的微孔內形成石墨烯/NIPAAm復合薄膜。采用氫碘酸還原，使用近紅外光照射獲得具有三維網(wǎng)絡結構的石墨烯薄膜；將三維網(wǎng)絡結構的石墨烯薄膜浸泡于NIPAAm溶液中填充，最后干燥即可得到石墨烯/NIPAAm復合薄膜。本發(fā)明的制備方法簡單方便，可規(guī)?；a(chǎn)，所獲得的近紅外光致變形石墨烯/NIPAAm復合薄膜具有很好的柔性和穩(wěn)定的光致變形性能，在光驅動器、人造肌肉和光機械系統(tǒng)等領域具有重要應用價值。

技術領域

本發(fā)明屬于光致變形材料及其制備和應用領域，特別涉及一種近紅外光致變形石墨烯/NIPAAm復合薄膜及其制備和應用。

背景技術

隨著科學技術的發(fā)展，智能變形材料在遠程非接觸控制、機器人、航空航天及生物醫(yī)療等領域得到廣泛應用。根據(jù)對不同外部環(huán)境變化產(chǎn)生的響應可將智能變形材料分類為：電致變形材料、磁致變形材料、光致變形材料等等。

光致變形材料是指利用光的照射使材料發(fā)生畸變現(xiàn)象，具有可以抵抗電磁干擾、清潔高效等優(yōu)點，已經(jīng)在人工肌肉、光驅動器及光機械系統(tǒng)得到了應用。常見的光致變形材料包括：偶氮苯化合物，手性高分子聚合物和鎳鈦形狀記憶合金。但這類材料也存在許多缺點，如有機材料耐輻照性較差，使用壽命短，穩(wěn)定性差；形狀記憶合金材料機械形變量小，變形所需光強大等等，這些都對光致變形材料的應用帶來限制和挑戰(zhàn)。

石墨烯具有理想的二維周期結構，是構建其它維數(shù)碳材料的基本單元。自2004年英國科學家首次成功分離出以來，石墨烯得到了廣泛的關注和研究。由于具有高導電性、高導熱性、高強度和多變可調的形態(tài)特點。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種近紅外光致變形石墨烯/NIPAAm復合薄膜及其制備和應用，本發(fā)明的制備方法簡單方便，可規(guī)?；a(chǎn)，本發(fā)明所制備的近紅外光致變形石墨烯/NIPAAm復合薄膜具有三維網(wǎng)絡結構，相比其他石墨烯薄膜在材料柔韌性方面得到了極大提高。

本發(fā)明的一種近紅外光致變形石墨烯/NIPAAm復合薄膜，N-異丙基丙烯酰胺凝膠填充在石墨烯薄膜的微孔內形成石墨烯/NIPAAm復合薄膜；其中石墨烯薄膜為多孔的三維網(wǎng)絡結構石墨烯薄膜。

所述石墨烯/NIPAAm復合薄膜的厚度為30-50μm，具有多孔疏松的結構和穩(wěn)定的光致變

形性能。

本發(fā)明的一種近紅外致變形石墨烯/NIPAAm復合薄膜的制備方法，包括：

(1)將氧化石墨超聲剝離分散在去離子水中，得到氧化石墨烯分散液，然后倒入平整的蒸發(fā)皿內，烘干，得到氧化石墨烯薄膜；

(2)用氫碘酸浸泡還原氧化石墨烯薄膜，經(jīng)去離子水水洗，干燥，然后用近紅外光輻照，得到具有三維網(wǎng)絡結構的石墨烯薄膜；

(3)將具有三維網(wǎng)絡結構的石墨烯薄膜浸泡于NIPAAm溶液中攪拌，使NIPAAm凝膠充分填充于石墨烯薄膜的微孔內，干燥，即得近紅外致變形石墨烯/NIPAAm復合薄膜。

所述步驟(1)中氧化石墨烯分散液的濃度為2～10mg/mL，用量為50～100mL。

所述步驟(1)蒸發(fā)皿為PTFT材質。

所述步驟(1)中超聲剝離分散時間為1-2h；烘干為烘箱中烘干，溫度為40～80℃，時間為6～8h。

所述步驟(2)中浸泡時間為1～2h；近紅外光的功率密度為5～500mW/cm²，輻照時間為10～30s。

所述步驟(3)中NIPAAm溶液的濃度為80～120mg/mL。

所述步驟(3)中攪拌時間為12～24h。