[發(fā)明專利]一種紅外激光驅(qū)動的石墨烯基水凝膠馬達(dá)及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710162758.9
• 申請日: 2017-03-18
• 公開（公告）號: CN106893031B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王朝陽;王薈
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F222/38;C08F220/54;C08F220/06;C08J3/075;C08K3/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

1.一種紅外激光驅(qū)動的石墨烯基水凝膠馬達(dá)的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）將氧化石墨烯納米片加入去離子水中，冰浴條件下超聲分散，得到分散均勻的氧化石墨烯分散液；所述氧化石墨烯納米片通過包括Brodie法、Staudenmaier法的氧化還原法，或通過改進(jìn)后的Hummers法制備得到；所述超聲分散的時間為2小時以上；所述氧化石墨烯分散液的濃度為2 mg/mL ~12 mg/mL；

（2）將乳化劑加入得到的氧化石墨烯分散液中，超聲分散均勻；再加入水凝膠單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑，超聲振蕩均勻，通氮?dú)獬酰玫阶鳛樗腿橐旱乃啵凰鋈榛瘎樗托腿榛瘎ㄍ聹?0、吐溫60，或為吐溫80用量的10 %的司盤與吐溫80的復(fù)配乳化劑；所述乳化劑的用量相對于去離子水的體積分?jǐn)?shù)為0.2% ~ 1.5%；所述超聲分散的時間為5~10min；所述水凝膠單體為水溶性的單體，包括丙烯酰胺、丙烯酸和異丙基丙烯酰胺中的一種以上，水凝膠單體相對于去離子水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 wt% ~ 25 wt%；所述交聯(lián)劑為化學(xué)交聯(lián)劑N,N-亞甲基雙丙烯酰胺，交聯(lián)劑相對于水凝膠單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01 wt% ~ 0.20wt%；所述引發(fā)劑為過硫酸鉀或過硫酸銨，引發(fā)劑相對于水凝膠單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3wt%～10wt%；所述超聲振蕩的時間為1~2 min；

（3）以低沸點(diǎn)、不溶于水的有機(jī)溶劑作為油相，加入得到的水包油乳液的水相中，乳化，得到水包油型乳液；所述低沸點(diǎn)、不溶于水的有機(jī)溶劑包括環(huán)戊烷；所述低沸點(diǎn)、不溶于水的有機(jī)溶劑與水包油乳液的水相的體積比為1:1~1:3；所述乳化是通過高速剪切機(jī)在8000~ 12000 r/min下剪切攪拌5 ~ 10 min；

（4）在得到的水包油型乳液中加入催化劑，攪拌混合均勻，再置于與馬達(dá)形狀相對應(yīng)的模具中密封，低溫下保溫，得到所述紅外激光驅(qū)動的石墨烯基水凝膠馬達(dá)；所述催化劑為N,N,N',N'-四甲基乙二胺，催化劑相對于水凝膠單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5 wt%～3 wt%；所述低溫下保溫是在5℃下保溫10~30小時。

2.由權(quán)利要求1所述制備方法制得的一種紅外激光驅(qū)動的石墨烯基水凝膠馬達(dá)，其特征在于，為是自攜燃料式的紅外激光驅(qū)動的水凝膠馬達(dá)，氧化石墨烯以及低沸點(diǎn)、不溶于水的有機(jī)溶劑被封裝存儲在馬達(dá)的凝膠基體內(nèi)，在紅外光的作用下，氧化石墨烯發(fā)生光熱轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生的熱量使得存儲于馬達(dá)內(nèi)的低沸點(diǎn)、不溶于水的有機(jī)溶劑以氣泡的形式噴射，從而驅(qū)動馬達(dá)運(yùn)動；所述的一種紅外激光驅(qū)動的石墨烯基水凝膠馬達(dá)具有運(yùn)動可調(diào)控性，通過改變紅外光的照射位置，輕易地改變馬達(dá)的運(yùn)動方向；通過加強(qiáng)或減弱紅外光的照射強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)馬達(dá)的加速或減速。