[發明專利]基于氧化石墨烯的光驅動雙層復合膜及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201710377765.0
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN107029565B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 胡穎;許愛鳳;郝予琛;常龍飛;李亨;齊珂;楊露露
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: B01D71/70
• 分類號: B01D71/70;B01D69/12;B01D69/02;B01D67/00;B01L3/00
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

本發明公開了基于氧化石墨烯的光驅動雙層復合膜及其制備方法與應用。光驅動雙層復合膜在光的照射下向發生彎曲變形，包括：PDMS與貴金屬納米材料的混合物層；平鋪固定在混合物層上的具有光學透明性的氧化石墨烯薄膜。光驅動雙層復合膜的制備方法包括步驟：制備具有光學透明性的氧化石墨烯薄膜；制備PDMS與貴金屬納米材料的混合物層；制備雙層復合膜。光驅動雙層復合膜在模擬太陽光的照射下，通過光?熱?機械在非對稱復合結構下的耦合作用，會產生可控的彎曲變形，具有透明性、柔性、形變程度大、可控性好、可遠程操控等優點，可被應用于光驅動柔性機械裝置、微流控芯片中的對微流控進行控制的微閥等。

技術領域

本發明涉及一種復合膜及其制備方法與應用，尤其涉及一種基于氧化石墨烯的光驅動雙層復合膜及其制備方法與應用。

背景技術

微流控芯片是指通過微加工等技術手段將生物化學領域所涉及的各種操作分析功能集成在芯片材料上的微全分析系統，具有微型集成化、低成本、高效高速、試樣與試劑消耗低等優點，在環境檢測與保護、生物醫學、食品衛生等眾多領域具有廣泛的應用前景。

微閥是在流動通道內對微流體起控制作用，實現流體通道的開啟、閉合以及流體流向切換等功能的關鍵器件，是微流控系統最重要的部分之一。常規的微閥器件通常以硅片、玻璃等材料為基底，利用微加工手段加工而成，其系統結構較為復雜，對微加工設備和技術要求高，加工難度較大且成本較高，與微流控系統的集成化不易實現。因此，研究易加工、易集成的新型微閥材料對整個微流控系統的發展具有重要的意義。

PDMS(聚二甲基硅氧烷)作為一種無毒、廉價、易加工、光學透明的柔性彈性聚合物材料，在微流控芯片的制備方面得到了廣泛的應用。然而，此PDMS微閥也存在缺點，即氣動動力需要采用外置氣源和控制閥，外部設備體積較大，通常難以縮小和集成化。因而如何在保持簡單結構的同時，采用更智能便利的驅動方式實現PDMS微閥的開關功能，是微閥發展中的一個關鍵研究目標。

光驅動智能材料的出現則有望在此問題上獲得突破。光驅動，是指在光的直接照射下，微觀分子會產生構型，極性或者溫度的改變，從而導致宏觀材料發生形狀或者體積的變化。光驅動具有遠程的、無接觸的驅動特性，且不會對材料造成損傷，而且光源設備的便攜性和微型集成化更是遠遠高于如氣源等的其他外部設備，因此光驅動材料適合于發展智能驅動微閥。

發明內容

針對上述技術分析，本發明提供了一種基于氧化石墨烯的光驅動雙層復合膜及其制備方法與應用。

本發明的解決方案是：一種基于氧化石墨烯的光驅動雙層復合膜，其包括：

PDMS與貴金屬納米材料的混合物層，混合物層內分散貴金屬納米材料；以及具有光學透明性的氧化石墨烯薄膜，平鋪固定在混合物層上；

其中，所述光驅動雙層復合膜在光的照射下向發生彎曲變形。

作為上述方案的進一步改進，所述光為激光、或為氙燈產生的模擬太陽光、或為太陽光。

本發明還提供一種上訴基于氧化石墨烯的光驅動雙層復合膜的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

1)制備具有光學透明性的氧化石墨烯薄膜：將氧化石墨烯粉體分散到溶液二中形成分散液，取分散液置于襯底上蒸發形成具有透明性的氧化石墨烯薄膜；

2)制備PDMS與貴金屬納米材料的混合物：將貴金屬納米材料分散到溶劑一中，然后與PDMS前驅體混合，充分攪拌混勻；超聲或加熱使混合物中的有機溶劑完全揮發，隨后與PDMS交聯劑以10：1的體積比混合，繼續攪拌，并在真空中去除氣泡，從而獲得PDMS與貴金屬納米材料的混合物，混合物內分散貴金屬納米材料；

3)制備雙層復合膜：將PDMS與貴金屬納米材料的混合物旋涂在寡層的氧化石墨烯薄膜上，然后加熱，從而獲得所述光驅動雙層復合薄膜。