一种丙酮刺激响应的柔性仿生双层高分子薄膜及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种丙酮刺激响应的柔性仿生双层高分子薄膜及制备方法和应用，该薄膜具有柔性的双层结构，其中一层为活性层，对丙酮刺激响应性极强，厚度为20～60μm；另一层为惰性层对丙酮的刺激无响应，厚度为0.1～10μm；其制备方法：以聚偏氟乙烯（PVDF）和聚乙烯醇（PVA）为原料，通过微加工技术在硅片上设计微通道阵列，将PVDF溶液均匀铺于硅模板上，50～100℃条件下干燥，氧等离子表面化学改性10分钟，然后将PVA溶液均匀铺于PVDF单层表面，在25～30℃环境中干燥直到溶剂完全挥发，从模板上取下双层薄膜；将所制得的双层薄膜切割成不同形状的薄膜器件，通过吸收丙酮蒸汽引发的可逆性卷曲、弯曲、扭曲、缠绕、回旋及滚动，实现柔性器件的可控形变。

Flexible bionic double-layer macromolecule film with acetone stimulus response, preparation method and application thereof

The invention discloses an acetone stimulus response flexible biomimetic polymer bilayer film and preparation method and application thereof, the film has a double-layer structure flexible, with one layer of active layer, extremely irritating response to acetone, the thickness of 20 to 60 mu m; the other layer is a layer of inert to acetone stimulation no response, the thickness is 0.1 ~ 10 m; the preparation method: using polyvinylidene fluoride (PVDF) and polyvinyl alcohol (PVA) as raw materials, through the micro processing technology in the design of silicon micro channel array, the PVDF solution evenly on the silicon template, dry 50 ~ 100 DEG C, surface chemistry oxygen plasma modification for 10 minutes, then the PVA solution is evenly spread on PVDF monolayer surface, in the dry 25 ~ 30 DEG C until the solvent environment evaporate completely, remove films from the template; cutting film stack prepared into thin film devices with different shapes By controlling the reversibility, curling, bending, twisting, winding, whirling and rolling of acetone vapor, controllable deformation of the flexible device is achieved.

【技术实现步骤摘要】
一种丙酮刺激响应的柔性仿生双层高分子薄膜及制备方法和应用
本专利技术涉及仿生材料
，尤其涉及一种丙酮刺激响应的柔性仿生双层高分子薄膜及制备方法和应用。
技术介绍
随着对自然生物结构越来越深刻的了解与认识，利用物理及化学合成技巧模拟生物结构的技术也慢慢趋于成熟，大大推动了仿生材料的发展。通过仿生材料研发的器件在工业，电子，军事等领域也得到了很好的应用。尤其是仿生软材料，其未来的应用价值将更加巨大，如柔性电子工业方面。通过模拟生物结构衍生规律制备出新型智能柔性仿生材料，不但从结构上实现仿生性能，并可以通过外界的刺激实现对材料仿生行为的操控，从而及大地拓展了材料的应用领域。目前丙酮敏感的薄膜材料大多数是由无机材料制备而成，如：ZnFe2O4和LaFeO3基于的薄膜(天津大学,2004）；ZrO2ZnO半导体材基于的薄膜(传感技术学报，1990(3)：59-62);ZnO薄膜(电子元件与材料，2007,26(5):46－48);SnO2薄膜(Sensor&ActuatorsBChemical,2006,115(1):460－464)等。无机材料制备的丙酮敏感薄膜往往柔韧性差，不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种丙酮刺激响应的柔性仿生双层高分子薄膜，其特征在于，该薄膜具有柔性的双层结构，其中一层为微通道阵列结构的活性层，对丙酮刺激响应性强，能够在9KPa的丙酮蒸汽压气氛中产生明显的形变，厚度为20～60 μm；另一层为惰性层对丙酮的刺激无响应，厚度为0.1～10μm；其中，所述活性层为PVDF层；惰性层为PVA 层。

【技术特征摘要】
1.一种丙酮刺激响应的柔性仿生双层高分子薄膜，其特征在于，该薄膜具有柔性的双层结构，其中一层为微通道阵列结构的活性层，对丙酮刺激响应性强，能够在9KPa的丙酮蒸汽压气氛中产生明显的形变，厚度为20～60μm；另一层为惰性层对丙酮的刺激无响应，厚度为0.1～10μm；其中，所述活性层为PVDF层；惰性层为PVA层。2.一种丙酮刺激响应的柔性仿生双层高分子薄膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：通过微加工方法在硅片上制备出微通道阵列，得到具有微通道的硅片模板；其中，所述微通道阵列为U字形微通道阵列，微通道阵列的各通道相互平行，通道的宽度为0.1～1.2mm，通道的深度为10～80μm，通道长度30～70mm，相邻通道间距为0.1～1.6mm，硅片上整体通道的有效面积不小于3600mm2；步骤2：制备活性层的PVDF溶液将溶剂置于反应容器中，在磁力搅拌条件下，将PVDF粉末分散于溶剂中，在70～100℃下加热并不断搅拌直到得到透明溶液；停止加热，待温度冷却到室温后，继续搅拌1～2小时，以除去溶液里的气泡；最后将制得的PVDF溶液封闭待用；其中，所述溶剂为DMF、N-甲基吡咯烷酮(NMP)二甲基乙酰胺(DMAc)、磷酸三乙酯(TEP)或二甲基亚砜(DMSO)；PVDF溶液浓度为0.1～0.5g/mL；步骤3：制备惰性层的PVA溶液在装有蒸馏水的反应容器中，加入PVA固体，在磁力搅拌条件下，50～90℃加热10～15小时，待冷却后，将冷却液静止24小时，取反应容器中的上层饱和清液待用；步骤4：制备PVDF单层膜用丙酮溶剂清洗步骤1得到的具有微通道的硅片模板，并在氮气气氛下干燥；利用匀胶机将已制得的PVDF溶液均匀的旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利东，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海,31