[發明專利]一種液晶聚合物薄膜振動器及其制備方法

有效

• 申請號: 201910394910.5
• 申請日: 2019-05-13
• 公開（公告）號: CN110183695B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 楊槐;蘭若塵
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L33/14;C08L79/04;G02F1/137
• 代理公司: 成都坤倫厚樸專利代理事務所(普通合伙) 51247
• 代理人: 劉坤

本發明涉及高分子材料技術領域，具體涉及一種液晶聚合物薄膜振動器及其制備方法。具體方案為：一種液晶聚合物薄膜振動器的制備方法為：將聚多巴胺納米粒子加入反應溶液中，然后將反應溶液灌入到一面為平行取向、另一面為垂直取向的液晶盒中；灌入到所述液晶盒的一半后，再灌入摻雜了聚多巴胺納米粒子的反應溶液，然后進行紫外光聚合，即得到液晶聚合物薄膜；將液晶聚合物薄膜進行裁剪后得到液晶聚合物薄膜振動器。本發明公開的液晶聚合物薄膜振動器能在固定的聚焦太陽光激發下產生持續穩定的振動，并在采用不同聚焦程度的太陽光照射時，振動器的振動頻率隨太陽光聚焦程度增大而增大。

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，具體涉及一種液晶聚合物薄膜振動器及其制備方法。

背景技術

太陽能的開發和有效利用一直是人類在能源領域的一個研究熱點。太陽能是一種取之不盡，用之不竭的環保綠色的能源，實現太陽能向機械能、熱能和電能等的轉化對解決目前的能源問題具有極大的現實意義。

光致形變液晶高分子材料是一種能在光照下產生形變的材料，它能直接把光能轉化為材料的機械能。盡管目前很多研究致力于利用太陽能實現液晶高分子材料的大幅度形變，但目前的主要研究成果僅能實現材料的暫時且單一的形變，若需要材料實現反復循環的機械運動，必須控制光源交替的照射和非照射。因此，急需一種將恒定的太陽光照的能量轉化為持續輸出的機械能的液晶高分子材料。

發明內容

本發明的目的是提供一種液晶聚合物薄膜振動器及其制備方法。

為實現上述發明目的，本發明所采用的技術方案是：

本發明提供一種液晶聚合物薄膜振動器的制備方法，包括以下步驟：

(1)在多巴胺水溶液中加入氨水，攪拌40～80h，離心后，將固體烘干，得到聚多巴胺納米粒子；

(2)將所述聚多巴胺納米粒子加入反應溶液中，然后將所述反應溶液灌入到一面為平行取向、另一面為垂直取向的液晶盒中；灌入到所述液晶盒的一半后，再灌入摻雜了聚多巴胺納米粒子的反應溶液，然后進行紫外光聚合，即得到液晶聚合物薄膜；將所述液晶聚合物薄膜進行裁剪后得到液晶聚合物薄膜振動器。

優選的，步驟(1)中，加入氨水后的反應體系pH值為7.5～8，所述多巴胺水溶液的濃度為0.5～1mg/mL。

優選的，步驟(2)中，所述反應溶液為可聚合的液晶單體，或，液晶混合物。

優選的，所述液晶混合物的制備過程為：將所述可聚合的液晶單體、可聚合的雙官能團液晶單體和自由基光引發劑進行混合后，得到液晶混合物。

優選的，所述可聚合的液晶單體和可聚合的雙官能團液晶單體的質量比為55:45～65:35，所述自由基光引發劑的加入量為0.5～2.0wt％，所述可聚合的雙官能團液晶單體的加入量為98～99.5wt％。

優選的，所述自由基光引發劑為苯偶酰雙甲醚。

優選的，步驟(2)中，所述聚多巴胺納米粒子的加入量為2～5wt％，所述紫外光的波長為365nm，光照強度為0.1～100mW/cm²，聚合時間為0.1～24h。

優選的，步驟(2)中，所述液晶聚合物薄膜振動器的長度為0.8～1cm，寬度為0.4～0.8cm，厚度為15～25μm。

優選的，所述可聚合的液晶單體和可聚合的雙官能團液晶單體分別為下列6種化合物中的一種或幾種的混合物：

其中，為所述可聚合的液晶單體時：R為中的任意一種，n為1～12的正整數；

為所述可聚合的雙官能團液晶單體時，R為n為1～12的正整數。