一种多刺激源响应的变形变色纸基纳米复合智能薄膜驱动器、制备方法及应用技术

一种多刺激源响应的变形变色纸基纳米复合智能薄膜驱动器、制备方法及应用，涉及柔性智能薄膜驱动器技术领域。由纸层、贵金属纳米材料层以及聚合物薄膜层组成，贵金属纳米材料均匀涂覆在纸的单侧表面上形成纸与贵金属纳米材料复合导电层，聚合物薄膜层涂覆在复合导电层的贵金属纳米材料一侧；驱动器在改变温度、湿度以及施加电压情况下发生弯曲变形；添加适量感温变色粉后，驱动器在施加电压或者改变温度情况下，颜色发生改变。本发明专利技术的纸基纳米复合智能薄膜驱动器具有柔性特征，且在施加外界刺激的情况下，具有形变幅度大、响应速度快等优点。可被应用于电致变形柔性机械装置、智能软体机械臂、温湿度监测报警器、人工透镜等领域。

A deformed discolored paper-based nanocomposite smart film driver with multi-stimulus response, its preparation method and Application

The invention relates to a deformed discolored paper-based nanocomposite smart film driver responsive to multiple stimuli, a preparation method and application thereof, and relates to the technical field of Flexible Smart film driver. It consists of paper layer, precious metal nano-material layer and polymer film layer. The precious metal nano-material is uniformly coated on the one side of the paper to form a composite conductive layer of paper and precious metal nano-material. The polymer film layer is coated on the one side of the precious metal nano-material of the composite conductive layer; the driver bends under changing temperature, humidity and applied voltage; the appropriate sensibility is added. After thermochromic powder, the color of the driver changes when applied voltage or changed temperature. The paper-based nanocomposite smart film driver of the invention has flexible characteristics, and has the advantages of large deformation range and fast response speed under external stimulation. It can be used in flexible mechanical devices, intelligent software manipulators, temperature and humidity monitoring alarms, artificial lenses and other fields.

【技术实现步骤摘要】
一种多刺激源响应的变形变色纸基纳米复合智能薄膜驱动器、制备方法及应用
本专利技术涉及柔性智能薄膜驱动器
，具体是涉及一种多刺激源响应的变形变色纸基纳米复合智能薄膜驱动器、制备方法及应用。
技术介绍
由柔性智能材料组成的驱动器件能够在电、热、化学、湿度等外界刺激下发生特定响应，具有柔软灵活、体积小、质量轻、变形快和环境适应性好等诸多优点，因而被广泛地应用于仿生机器人、人造肌肉、传感器、智能开关等领域中。电驱动器是其中研究最广泛的柔性驱动器之一。传统柔性电驱动器主要驱动机制有三种：电荷极化位移、离子迁移和电热膨胀。电荷极化位移机制的电驱动器需要高电压（KV级）来进行驱动，而离子型电驱动虽然驱动电压较低，但是需要电解质的湿环境，因而在空气中的变形收到很大的限制。电热驱动的电驱动器由于其工作电压相对比较低，能在空气中稳定的工作，因而目前得到了较大的发展。然而常规的电热驱动器制作工艺复杂，材料成本较高，且响应机理单一，不利于驱动器的广泛应用。打印纸作为一种低成本且普遍存在的纸基材料，具有各种独特的性能，例如：生物相容性和可生物降解的能力，轻便，灵活和全球范围内的可用性等，这也使得打印纸张本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多刺激源响应的变形变色纸基纳米复合智能薄膜驱动器，其特征在于：由纸层、贵金属纳米材料层以及聚合物薄膜层组成，贵金属纳米材料均匀涂覆在纸的单侧表面上形成纸与贵金属纳米材料复合导电层，聚合物薄膜层涂覆在复合导电层的贵金属纳米材料一侧；所述聚合物薄膜层中的聚合物材料具有热膨胀与光学透明性能；纸层、贵金属纳米材料层以及聚合物薄膜层的厚度依次为20‑150 μm、0.5‑50 μm、60‑1000 μm；驱动器在改变温度、湿度以及施加电压情况下发生弯曲变形；在聚合物薄膜层中添加适量感温变色粉后，驱动器在施加电压或者改变温度情况下，颜色发生改变。

【技术特征摘要】
1.一种多刺激源响应的变形变色纸基纳米复合智能薄膜驱动器，其特征在于：由纸层、贵金属纳米材料层以及聚合物薄膜层组成，贵金属纳米材料均匀涂覆在纸的单侧表面上形成纸与贵金属纳米材料复合导电层，聚合物薄膜层涂覆在复合导电层的贵金属纳米材料一侧；所述聚合物薄膜层中的聚合物材料具有热膨胀与光学透明性能；纸层、贵金属纳米材料层以及聚合物薄膜层的厚度依次为20-150μm、0.5-50μm、60-1000μm；驱动器在改变温度、湿度以及施加电压情况下发生弯曲变形；在聚合物薄膜层中添加适量感温变色粉后，驱动器在施加电压或者改变温度情况下，颜色发生改变。2.如权利要求1所述的多刺激源响应的变形变色纸基纳米复合智能薄膜驱动器，其特征在于：所述聚合物薄膜层中的聚合物材料为聚二甲基硅氧烷PDMS、脂肪族芳香族无规共聚酯Ecoflex。3.如权利要求1所述的多刺激源响应的变形变色纸基纳米复合智能薄膜驱动器，其特征在于：所述贵金属纳米材料层中的贵金属纳米材料为金纳米线、金纳米颗粒、银纳米线、银纳米颗粒、铂纳米颗粒、铂纳米线、铜纳米颗粒、铜纳米线。4.如权利要求1所述的多刺激源响应的变形变色纸基纳米复合智能薄膜驱动器，其特征在于：在增加环境湿度的情况下，驱动器的纸层吸湿发生膨胀，驱动器从而发生朝向聚合物薄膜层一侧形变，减小湿度则形变方向相反，且形变过程可逆；在增加环境温度情况下，驱动器的聚合物薄膜层受热发生膨胀，驱动器从而发生朝向纸层一侧形变，减小温度则形变方向相反，且形变过程可逆；在施加≤10V直流电压的情况下，通过电-热-机械在非对称结构耦合的作用下，产生可控弯曲变形，向纸层一侧弯曲，撤除电压变形消失，驱动器恢复到起始形状。5.如权利要求4所述的多刺激源响应的变形变色纸基纳米复合智能薄膜驱动器，其特征在于：驱动器形变的灵敏度通过调控聚合物薄膜层与纸层厚度比实现改变。6.一种制备如权利要求1或2或3所述多刺激源响应的变形变色纸基纳米复合智能薄膜驱动器的方法，其特征在于步骤如下：1）制备具有导电性能的纸与贵金属纳米材料复合导电层：将贵金属纳米材料通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡颖，黄马静，许爱凤，井壮，杨露露，吕品，吴玉程，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34