[發明專利]一種基于形狀記憶效應的阻燃快速軟體驅動器及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202210106199.0
• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號: CN114523685A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 江賽華;梁梓維
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B29C70/28
• 分類號: B29C70/28;B29C70/54;C08J3/28;C08L67/04;C08K5/37;B25J9/10
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 殷妹

本發明公開了一種基于形狀記憶效應的阻燃快速軟體驅動器及其制備方法與應用。本發明將熱致型形狀記憶聚合物制備親水性形狀記憶聚合物膜，然后將其與水凝膠前驅體溶液進行光固化制備成水凝膠?聚合物膜?水凝膠三層結構復合材料，最后將一面水凝膠進行失水處理得到阻燃快速軟體驅動器。本發明驅動器制備工藝簡單，反應條件溫和，用單向形狀記憶聚合物實現了有條件的雙向形狀記憶效果，通過選擇失水的區域實現不同形狀和模式的變形，以及使失水的水凝膠重新溶脹，使水凝膠的收縮力回撤，實現恢復，在形狀記憶材料和軟體驅動器領域有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明屬于軟體驅動器技術領域，具體涉及一種基于形狀記憶效應的阻燃快速軟體驅動器及其制備方法與應用。

背景技術

近年來，軟體驅動器因為其眾多優點得到了越來越多的關注。與剛性部件不同，軟體驅動是連續的，具有無限自由度；模式與強度更貼近生物，對于不規則環境具有極強的適應性。這些優勢使其更靈活，更智能，生物相容性更好，已經應用于軟體機器人、仿生模擬、航空航天、藥物投放、搶險救災以及生物傳感等領域。

形狀記憶聚合物作為一類智能軟體材料，在軟體驅動器的領域有著重要的地位，各種各樣具有形狀記憶功能的軟體驅動器也被開發出來。目前研究最廣泛的是熱致型形狀記憶聚合物，它們具有熱敏反應特性的官能團或分子作為“分子開關”(例如相變和可逆交聯網絡)，并以此來實現形狀記憶與恢復。然而，目前鮮有發明涉及形狀記憶軟體驅動器的阻燃問題，使這一智能材料在高溫或火場環境下難以得到應用；與此同時，也有不少軟體驅動器還存在驅動速度慢的問題。

中國專利公開號CN110952308B報道了一種阻燃導電光熱響應形狀記憶聚合物紙，該發明的阻燃形狀記憶紙可以實現熱、電、光三種不同致動方式來實現材料的形狀記憶功能，而且制備工藝簡單。但是其玻璃化轉變溫度較低，暫時形狀難以維持，強度也較低，且該紙的阻燃性能不佳。

中國專利公開號CN109251266A報道了一種基于形狀記憶材料的軟體驅動器，該驅動器通過調節苯硼酸與丙烯酸的共聚水凝膠網絡的pH值來實現驅動與恢復，但是該軟體驅動器的定型與變形過程以分鐘作為單位，最高達到20分鐘，驅動速度欠佳。

綜上所述，具有形狀記憶功能的阻燃快速軟體驅動器的發明與應用還存在很大的空缺。

發明內容

為解決現有技術的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種基于形狀記憶效應的阻燃快速軟體驅動器的制備方法。

本發明的另一目的在于提供上述方法制得的一種基于形狀記憶效應的阻燃快速軟體驅動器。

本發明提供的驅動器是基于單向熱致型形狀記憶聚合物，結合水凝膠材料組成多層結構制備而成的。

本發明的再一目的在于提供上述一種基于形狀記憶效應的阻燃快速軟體驅動器的應用。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種基于形狀記憶效應的阻燃快速軟體驅動器的制備方法，包括以下步驟：

(1)將熱致型形狀記憶聚合物、光引發劑和交聯劑加入有機溶劑中，溶解并混合均勻，得到前驅體溶液；

(2)將前驅體溶液置于透明模具內進行紫外光固化，干燥，得到形狀記憶聚合物膜；

(3)將形狀記憶聚合物膜浸泡在表面改性劑溶液中3～5min，取出后置于水凝膠前驅體溶液中進行紫外光固化，清洗后得到親水性形狀記憶聚合物膜；

(4)將親水性形狀記憶聚合物膜一面固定在透明模具中，將水凝膠前驅體溶液注入模具中，進行紫外光固化，得到聚合物膜-水凝膠雙層結構復合材料；

(5)將聚合物膜-水凝膠雙層結構復合材料的水凝膠一面固定在透明模具中，將水凝膠前驅體溶液注入模具中，進行紫外光固化，得到水凝膠-聚合物膜-水凝膠三層結構復合材料；