[發明專利]光、磁雙重響應致動器復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 202110688775.2
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113322715B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 高杰峰;吳海鵬;燕俊;張露露;汪玲
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: D21H27/08
• 分類號: D21H27/08;D21H17/00;D21H19/14;D21H19/84;D21H19/82;D21H19/38;D21H19/62;D21H21/14;D21H21/16;F03G7/06
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所 32106
• 代理人: 江平

光、磁雙重響應致動器復合材料的制備方法，屬于功能高分子材料制備技術領域。把氟化酸化碳納米管噴涂在商用濾紙的兩側，在其表面涂布一層碳納米管，接著在涂布有含氟酸化碳納米管濾紙表面噴上四氧化三鐵納米粒子與聚二甲基硅氧烷的混合溶液，80℃下固化得到此復合涂層可制備光、磁雙重響應致動器。本發明的光、磁雙重響應致動器具有超疏水性，光熱響應和磁響應，利用近紅外光可實現水面驅動，用于水面運輸及磁驅動，機械穩定性好，適用范圍廣。

技術領域

本發明屬于功能高分子材料制備技術領域。

背景技術

目前，能源短缺已成世界難題，其引發的問題接踵而至，如何減少能源使用或不使用能源被越來越多人關注，由此自驅動執行器應運而生。自驅動執行器自身能夠從外界獲得能量，將自然界中的能量進行轉化后，使自身發生致動。眾所周知自然界能量包括水能，熱能，光能等很多種形式。光能又因易獲得，安全，綠色環保尤為重視。

大多數碳材料具有寬帶光吸收能力，可以吸收各種波長的光，并具有出色的導熱性，可以有效地將熱量同步傳遞給其他熱敏材料。光熱活性使碳材料成為開發光熱致動器的首選候選材料。現有的關于光熱致動器的復合材料的大部分研究都是通過調控光熱材料的結構和種類來提高光驅性能，大多數對光熱致動器的研究都集中在響應性能和對高速大變形的追求上，同時人們也忽視了這些材料的應用范圍。文獻1中王偉通過直接激光寫入技術（DLW）在一片PDMS上輕松制造制備了具有不同形狀的宏觀光驅動器件，DLW可用于任意圖案化和表面改性，通過在所需位置集成功能層或通過設計非對稱結構來實現驅動（Wang,W.; Liu, Y.-Q.; Liu, Y.; Han, B.; Wang, H.; Han, D.-D.; Wang, J.-N.; Zhang,Y.-L.; Sun, H.-B., Direct Laser Writing of Superhydrophobic PDMS Elastomersfor Controllable Manipulation via Marangoni Effect. Advanced FunctionalMaterials 2017, 27 (44).）。上述方法取得了良好的效果，但是仍然忽視了材料的制備問題。這些研究都需要精確的激光光刻和特殊的基片，制備復雜。這阻礙了智能光驅動致動器的發展。文獻2中王曉東結合各種分散方法的優點將高濃度石墨烯分散在PDMS中，制備出具有高變形能力的和快速響應的雙層光驅致動器，由于石墨烯和純PDMS具有不同的熱膨脹系數（CTE），構建出低強度紅外光下高度可變形性，用致動器制造的類似白鯨的機器人在水中快速游動（Wang, X. D.; Jiao, N. D.; Tung, S.; Liu, L. Q., PhotoresponsiveGraphene Composite Bilayer Actuator for Soft Robots. Acs Applied Materials Interfaces 2019, 11 (33), 30290-30299.）。上述方法制備的復合材料雖具有較大的變形能力且對光具有較快響應，但是只能控制單向移動并不能實現可控驅動。

另外，現有的基于碳材料所制備的驅動器大多只對光具有單一響應且很難進行靈活操作，在一些復雜環境下的應用也會受到限制。因此，開發制備具有簡單、高效、多重響應且能在復雜環境中保持優異性能的光致動器具有極高的理論意義和實用價值。

發明內容

本發明的主要目的在于提供了一種具有光、磁雙重響應的致動器復合材料的制備方法。

本發明包括如下步驟：

1）采用濃硫酸（H₂SO₄）與濃硝酸（HNO₃）的混合液對碳納米管（CNTs）進行酸化，得到分散性較好的酸化碳納米管（ACNTs）；

2）將酸化碳納米管（ACNTs）與氟硅烷的乙醇溶液混合，經磁力攪拌均勻后，利用噴槍對濾紙兩側進行表面噴涂，得到表面涂布含氟酸化碳納米管（F-ACNTs）的濾紙；