[發明專利]離子交換膜型多刺激源響應柔性驅動器、制備方法及應用

在審

• 申請號: 202210361255.5
• 申請日: 2022-04-07
• 公開（公告）號: CN114633530A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 常龍飛;王冬平;王超凡;黃之山;胡穎;吳玉程
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: B32B27/32
• 分類號: B32B27/32;B32B27/08;B32B7/10;B32B27/18;C08L27/18;C08K3/04;C08J5/18
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 葉濛濛

1.一種離子交換膜型多刺激源響應柔性驅動器，其特征在于：包括柔性復合膜，所述柔性復合膜包括相互固定的改性離子交換膜層和聚合物薄膜層，所述改性離子交換膜層內摻雜有碳納米材料；所述柔性復合膜在光照、施加電壓、改變溫度或者濕度變化的情況下發生彎曲變形。

2.根據權利要求1所述的一種離子交換膜型多刺激源響應柔性驅動器，其特征在于：所述改性離子交換膜層由離子交換膜材料與碳納米材料混合制備而成，所述離子交換膜溶液為Nafion系列離子交換膜材料、Aciplex系列離子交換膜材料、Flemion系列離子交換膜材料、Aquivion系列離子交換膜材料中的一種或多種組合。

3.根據權利要求1所述的一種離子交換膜型多刺激源響應柔性驅動器，其特征在于：所述碳納米材料為單壁碳納米管(SWCNT)、多壁碳納米管(MWCNT)、石墨烯及其衍生物中的一種或多種組合；所述聚合物薄膜層由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亞胺(PI)、石蠟中的一種或多種聚合物制備而成。

4.根據權利要求1所述的一種離子交換膜型多刺激源響應柔性驅動器，其特征在于：所述濕度變化的驅動濕度源包括水、甲醇、乙醇、乙二醇、異丙醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)。

5.如權利要求1-4任一項所述的一種離子交換膜型多刺激源響應柔性驅動器的制備方法，其特征在于：包括以下具體步驟：

(1)制備改性離子交換膜層：將離子交換膜溶液與有機溶劑、碳納米材料混合，攪拌和超聲處理使碳納米材料充分分散均勻，然后將得到的分散液滴鑄在襯底上烘干形成改性離子交換膜；

(2)組裝柔性復合膜：將步驟(1)得到的改性離子交換膜與聚合物薄膜組合成雙層結構，以此形成多刺激源響應的柔性復合膜。

6.根據權利要求5所述的一種離子交換膜型多刺激源響應柔性驅動器的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中離子交換膜溶液、有機溶劑和碳納米材料的質量比為1-10:1:0.01-1，所述改性離子交換膜層的厚度為20-100μm；所述步驟(2)中聚合物薄膜層的厚度為20-100μm。

7.根據權利要求5所述的一種離子交換膜型多刺激源響應柔性驅動器的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中有機溶劑為乙醇、丙醇、異丙醇、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)中的一種或多種；所述碳納米材料為羥基化碳納米材料，且離子交換膜溶液、有機溶劑、碳納米材料加熱混合后，在冰浴中超聲處理0.5-2小時進行分散，然后經過真空處理后再滴鑄在襯底上。

8.根據權利要求5所述的一種離子交換膜型多刺激源響應柔性驅動器的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中襯底為玻璃基板襯底；烘干溫度為40-80℃；分散液在襯底上烘干后，將去離子水滴于襯底上使改性離子交換膜層脫落。

9.根據權利要求5所述的一種離子交換膜型多刺激源響應柔性驅動器的制備方法，其特征在于：將所述步驟(2)中得到的柔性復合膜沿聚合物薄膜PE的熱膨脹伸縮方向呈現不同的角度裁切為樣條形狀。

10.如權利要求1-4任一項所述的一種離子交換膜型多刺激源響應柔性驅動器在傳感器、遠程開關、柔性機器人以及仿生領域的應用。