[發明專利]一種光熱響應材料及用其制備光熱驅動機器人的方法及應用

有效

• 申請號: 201810167319.1
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108484951B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 孫洪波;張永來;韓冰
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C08J7/06
• 分類號: C08J7/06;C08J7/12;B25J19/00;C08L33/12
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉世純

1.利用光熱響應材料制備光熱驅動機器人的方法，其特征在于，具體步驟如下：

(1)、光熱響應材料前驅體的合成：

取石墨烯氧化物溶液與金納米棒溶液以10:1-20:1的體積比混合，攪拌轉速為300-800r/min，攪拌時間為10-15min，得到石墨烯氧化物與金納米棒復合納米材料的溶液，其中，石墨烯氧化物溶液的濃度為4-8mg/mL，金納米棒溶液的濃度為0.1-0.5mM；然后將復合納米材料的溶液旋涂至PMMA薄膜上形成上層復合物薄膜，其中復合物薄膜的厚度為1-2μm，下層PMMA膜的厚度為10-50μm；并在50-70℃下烘5-6h，最終得到復合薄膜/PMMA的雙層薄膜，即光熱響應材料前驅體；其中，金納米棒溶液中金納米棒的徑長比范圍為0.25-1；

(2)、光雕還原制備機器人：

首先，將步驟(1)合成的雙層薄膜通過靜電吸附平整貼合到光雕平臺上，并以膠帶固定兩端；然后，將設計好的機器人結構的圖案化圖片導入光驅控制軟件Nero StartSmartEssential中，利用激光按照導入的圖案對雙層薄膜的光驅動器區域進行掃描，完成光雕還原制備光熱響應材料；最終，光雕完畢的雙層薄膜為對應機器人結構的圖案化薄膜；其中，薄膜上的圖案化線條和區域為光雕還原的石墨烯氧化物/金納米棒復合物區域；

(3)、機器人整形：

首先，將光雕還原后的雙層薄膜從光雕平臺上揭起，并按照機器人的具體結構，沿光雕圖案的內、外輪廓線進行剪裁；然后，依據具體應用需要，給定機器人的光驅動器區域一定的彎折角，0-10°，即得到光熱驅動機器人。

2.如權利要求1所述的利用光熱響應材料制備光熱驅動機器人的方法，其特征在于，步驟(1)中所述的石墨烯氧化物溶液通過如下方法制得：

首先，將NaNO₃和石墨粉按照質量比為1:1-1:4在冰浴條件0-3℃下混合、加入90-120mL濃硫酸，質量濃度98％；然后，加入7-15g高錳酸鉀，保持冰浴條件0-5℃并以800-1000r/min的轉速攪拌60-110min；隨后，將混合物依次升溫至35℃和90℃，在這兩個溫度點攪拌保溫并注入去離子水，保溫時間分別為2h和15min，注入去離子水量依次為80和200mL，所用注水時間分別為30min和5min，保持攪拌轉速為800-1000r/min；再加入10mL過氧化氫，體積濃度為30％，關掉加熱并繼續攪拌12-20min，然后使其沉降18-30h；沉降完畢后倒掉上層清液，用去離子水稀釋酸性產物，并以8000-15000r/min的轉速離心12-18min，重復15-20次，直至上層清液pH值為7；最后，將產物懸濁液以1000-1500r/min的轉速離心10-20min，重復3-5次，直至無肉眼可見的黑色石墨顆粒，即得到濃度為4-8mg/mL的石墨烯氧化物溶液。

3.如權利要求1所述的利用光熱響應材料制備光熱驅動機器人的方法，其特征在于，步驟(1)中所述的金納米棒溶液通過如下方法制得：

所用試劑為0.01M的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、0.01M的NaBH₄、質量濃度23.5-23.8％的HAuCl₄、0.001M的AgNO₃和0.1M的抗壞血酸AA溶液；

合成金種子：在20-60℃水浴、800-1000r/min的轉速攪拌條件下，向9-12mL的CTAB溶液中依次加入0.3-0.6mL的HAuCl₄和0.6-1.4mL的NaBH₄，同時將轉速調至2000-2600r/min并攪拌1-3min，然后將轉速調至800-1000r/min并攪拌0.5-2h，得到棕色的金種子溶液；合成金納米棒：在20-35℃水浴、800-1000r/min的轉速攪拌條件下，向150-200mL的CTAB溶液中依次加入10-15mL的HAuCl₄溶液、0-2.8mL的AgNO₃溶液、1.4-2.8mL的AA溶液和0.8-1.2mL的金種子溶液，然后繼續滴加AA溶液直至溶液由棕黃色變為澄清，繼續在500-1000r/min的轉速下攪拌10-15h，即得到所需的金納米棒溶液。