[發明專利]光致動復合薄膜的制備方法、光致動復合薄膜及光致動器

有效

• 申請號: 201710422042.8
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107201996B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 吳長征;楊波;謝毅
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: F03G7/06
• 分類號: F03G7/06;F03G7/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 程紓孟

本發明提供一種光致動復合薄膜的制備方法，包括以下步驟：將氧化石墨與光致發熱材料分散于第一溶劑中，得到第一膠體；將有機柔性應變層材料分散于第二溶劑中，得到第二膠體；將第一膠體涂覆在基底上并干燥，得到光致發熱膜層；將第二膠體涂覆在光致發熱膜層上并干燥，形成應變膜層，應變膜層與光致發熱膜層通過化學鍵結合，形成光致動復合薄膜，將光致動復合薄膜與基底脫模。本發明還提供根據該方法制備的光致動復合薄膜。本發明還提供一種光致動復合薄膜，其由光致發熱膜層與應變膜層組成，光致發熱膜層包含氧化石墨和光致發熱材料，應變膜層包含由有機柔性應變層材料，氧化石墨與有機柔性應變層材料通過化學鍵結合。本發明還提供一種光致動器。

技術領域

本發明涉及新型智能驅動器領域，具體涉及光致動復合薄膜的制備方法、光致動復合薄膜及光致動器。

背景技術

新型納米復合致動器具有遠程、非接觸、多選擇性的控制方式等諸多優勢。在新型智能控制開關、光學傳感器、人工肌肉、關節等智能驅動領域有著諸多潛在的應用前景。到目前為止，基于光-機械響應體系的智能驅動器多采用雙層膜結構，即采用熱膨脹系數不同的兩種材料制備雙層膜結構。具體地，其是由柔性膜層和光致發熱膜層組成的復合薄膜，當受到光照時，光致發熱材料造成發熱，因兩個膜層熱膨脹系數不同而導致復合薄膜彎曲變形，從而達到光致動的效果。

但是，多數雙層膜之間的界面結合均為物理接觸，受限于兩種材料之間的結合力，雙層膜之間的附著力往往較小，難以實現緊密的結合，這嚴重制約了致動器實際的應用。而在雙層膜之間加入粘結劑在一定程度上可以解決附著力的問題，但是會帶來致動器靈敏度的大幅降低。因此，亟需探索解決雙層膜之間的界面接觸問題的新途徑。

發明內容

為解決以上問題，本發明提供了以下技術方案：

[1]一種光致動復合薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

將氧化石墨與光致發熱材料分散于第一溶劑中，制備第一膠體；

將有機柔性應變層材料分散于第二溶劑中，制備第二膠體；

將所述第一膠體涂覆在基底上并干燥，得到光致發熱膜層；

將第二膠體涂覆在所述光致發熱膜層上并干燥，形成應變膜層，所述應變膜層與所述光致發熱膜層通過化學鍵結合，形成光致動復合薄膜，

將所述光致動復合薄膜與基底脫模。

[2]根據[1]所述的制備方法，其特征在于，所述基底選自玻璃、硅或塑料。

[3]根據[1]所述的制備方法，其特征在于，在涂覆所述第一膠體之前，對所述基底進行親水處理。

[4]根據[3]所述的制備方法，其特征在于，所述親水處理包括：

配置體積比為5:1～2:1的濃硫酸和10～30％過氧化氫水溶液的混合物，

在50至150℃的溫度下，將所述基底放置在所述混合物中0.5至5小時，以及

用去離子水清洗所述基底。

[5]根據[1]所述的制備方法，其特征在于，所述第一或第二溶劑選自去離子水、環己烷和無水乙醇中的一種或多種。

[6]根據[1]所述的制備方法，其特征在于，所述光致發熱材料可選自納米氮化鈦、石墨烯、碳納米管、納米氧化鋁、無定型碳、無定型硼、具有等離子體增強效應的光致熱材料中的一種或多種。

[7]根據[6]所述的制備方法，其特征在于，所述具有等離子體增強效應的光致熱材料選自納米金顆粒、金屬氧化物納米顆粒、雙金屬納米顆粒、過渡金屬硫化物中的一種或多種。