[發明專利]濕度刺激響應型透明纖維素膜驅動器的制備方法

有效

• 申請號: 201910138231.1
• 申請日: 2019-02-25
• 公開（公告）號: CN109795001B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 董曉英;李永峰
• 申請（專利權）人: 山東農業大學
• 主分類號: B27K3/20
• 分類號: B27K3/20;B27K3/00;B27K3/52
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

濕度刺激響應型透明纖維素膜驅動器的制備方法，涉及一種刺激響應智能材料的制備方法。是要解決現有濕度刺激響應驅動器材料不可再生、雙層復合結構界面結合差的問題。方法：一、稱取納米顆粒、表面改性劑和甲苯，攪拌，清洗，離心，干燥，得試劑A；二、稱取疏水性高分子樹脂、試劑A和溶劑，混合后攪拌，超聲，得試劑B；三、將木材單板浸泡于次氯酸鈉中，將次氯酸鈉去除，補加入新的次氯酸鈉浸泡，反復更換次氯酸鈉；用去離子水清洗；將木材單板置于聚四氟乙烯膜中，夾入兩塊玻璃板中干燥，得透明纖維素膜；四、將功能試劑B刷涂到木材單板一側表面，即得濕度刺激響應型透明纖維素膜驅動器。本發明應用于環境刺激響應材料領域。

技術領域

本發明涉及一種刺激響應智能材料的制備方法。

背景技術

智能材料可以通過感知外界環境變化，實現主動響應，比如智能水杯熱致變色、智能眼鏡光致變色等。如果智能材料通過感知外界環境變化能做出機械運動刺激響應，則具有驅動器性質，即無需人為的能量供給便可實現自主驅使運動，無疑具有“綠色、節能”的特點，代表著未來材料發展的新趨勢。

自然界的許多植物經過億萬年進化，已具備了主動響應、自動節能的智能特性。如隨著外界環境中濕度的變化，松果會自動地張開與閉合，冰雪日中花種莢會主動地折疊與舒展，麥芒自然地靠攏和張開，植物的須根自動地彎曲和扭曲等。它們體現的這些幾乎不靠人為地能源供給而自動變形的智能特性都歸因于生物體受外界環境(如濕度、溫度等)條件變化的刺激，其相應部位發生不同程度的膨脹或收縮，即結構上產生拉伸壓縮梯度，進而產生不對稱形變，導致自動變形。

受此大自然智能響應特性的啟發，研究者們設計開發了多種環境刺激響應(光、電、磁、化學、濕度等環境條件)的變形驅動器，它們能將不同類型的來自大自然的能量轉化為二維或三維的機械運動，實現主動響應。然而，現有的濕度響應的智能驅動材料多是基于不可再生資源構建，如化石資源、碳材料等。此外，這些智能驅動器多為雙層結構，存在界面結合弱、反復響應幾次后容易產生界面分離、破壞驅動器本身結構和性能的弊端。

發明內容

本發明是要解決現有濕度刺激響應驅動器材料不可再生、雙層復合結構界面結合差的問題，提供一種濕度刺激響應型透明纖維素膜驅動器的制備方法。

本發明濕度刺激響應型透明纖維素膜驅動器的制備方法，包括以下步驟：

一、按質量百分比分別稱取0.1％-5％的納米顆粒、0.1％-2％的表面改性劑和余量的甲苯，混合后攪拌72-76h，然后用丙酮清洗，8000-9000rpm離心3-5次，然后在80-85℃下干燥12-14h，即得試劑A；

二、按質量百分比分別稱取1％-50％的疏水性高分子樹脂、0.1％-1％的試劑A和余量的溶劑，混合后室溫下攪拌0.1-0.2小時，超聲0.5-1小時，即得功能試劑B；

三、將表面為弦切面的木材單板浸泡于次氯酸鈉中，室溫放置6-7h；然后，將次氯酸鈉去除，補加入新的次氯酸鈉繼續浸泡6-7h，反復更換次氯酸鈉5-10次；將次氯酸鈉吸除后，用去離子水浸泡清洗3-5次，以去除次氯酸鈉殘余物；將基本去除木質素后的木材單板置于上下兩片聚四氟乙烯濾膜中，再整體夾入兩塊玻璃板中保持平整自然干燥，即得透明纖維素膜。

四、然后將功能試劑B刷涂到木材單板弦切面一側表面，即透明纖維素膜的外表面，每平方米刷涂50-100ml功能試劑B，室溫靜放72-74h后，使涂布有功能試劑B的側面超疏水，未涂布功能試劑B的另一側超親水，即得濕度刺激響應型透明纖維素膜驅動器。

進一步的，步驟一中的納米顆粒為SiO₂、Ag、Cu、CuO、TiO₂、ZnO中的一種或幾種按任意比組成的混合物。所述納米顆粒的粒徑為10～500nm。

進一步的，步驟一所述表面改性劑為聚二甲基硅氧烷。