一种光热刺激智能响应致动器薄膜、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种光热刺激智能响应致动器薄膜、制备方法及其应用，属于高分子复合技术领域。本发明专利技术的光热刺激智能响应致动器薄膜，由上至下依次层叠布置的三层膜构成，第一层为聚N‑异丙基丙烯酰胺的碳纳米复合材料膜层，第二层为碳纳米材料膜层，第三层为聚(N‑异丙基丙烯酰胺‑co‑丙烯酰胺)的碳纳米复合材料膜层。本发明专利技术还公开了上述光热刺激智能响应致动器薄膜的制备方法及其应用。本发明专利技术的光热刺激智能响应致动器薄膜能在更宽的温度范围内、分阶段的产生较大形变，这种温度刺激响应具有可逆性，特别适用于软机器人、药物输送、电机和人造肌肉等光热响应致动器。

【技术实现步骤摘要】
一种光热刺激智能响应致动器薄膜、制备方法及其应用
本专利技术涉及一种光热刺激智能响应致动器薄膜、制备方法及其应用，属于高分子复合

技术介绍
智能驱动器可响应环境刺激(如pH值、温度、电力、化学能、溶剂、湿度和光线)，提供良好可控且可逆的形状变化，在可穿戴计算机、人造肌肉、电子皮肤和智能微机器人等领域具有巨大的应用潜力。因此，许多研究人员致力于在各种材料系统的基础上合理设计和构造智能驱动器。目前，正在开发或应用的制动器包括形状记忆合金或聚合物、刺激响应型凝胶、液晶聚合物及共轭聚合物等。采用光作为外场来刺激致动器来获取响应，是一种重要的方式。光响应材料在光机械致动器中提供可编程和可逆的机械功能，具有诸如无接触致动，本地和远程控制，省略使用连接线或电极等优点。作为光响应材料的一个分支，近红外(NIR)响应高分子纳米复合材料因其极小的侵入性和“生物窗”中的高透明度而备受关注。它们通常由吸收近红外光的纳米材料(例如，各向异性金属纳米结构，碳纳米管和石墨烯)与各种可受刺激响应的软基质组成。碳材料在近红外光波段显示出很高的光热转换效率；当其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光热刺激智能响应致动器薄膜，其特征在于，由上至下依次层叠布置的三层膜构成，第一层为聚N-异丙基丙烯酰胺的碳纳米复合材料膜层(1)，第二层为碳纳米材料膜层(2)，第三层为聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺)的碳纳米复合材料膜层(3)。/n

【技术特征摘要】
1.一种光热刺激智能响应致动器薄膜，其特征在于，由上至下依次层叠布置的三层膜构成，第一层为聚N-异丙基丙烯酰胺的碳纳米复合材料膜层(1)，第二层为碳纳米材料膜层(2)，第三层为聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺)的碳纳米复合材料膜层(3)。


2.根据权利要求1所述的光热刺激智能响应致动器薄膜，其特征在于，所述聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺)的碳纳米复合材料膜层(3)由聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺)和碳纳米材料复合而成；其中，所述聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺)为交替共聚物或无规共聚物，响应温度为35℃-90℃，重均分子量为1万到100万，是由N-异丙基丙烯酰胺和丙烯酰胺按质量比为(90-65):(10-35)，在氮气氛围下、40℃水浴加热，进行12h的自由基共聚反应，经过洗涤干燥后得到的最终产物。


3.根据权利要求1所述的光热刺激智能响应致动器薄膜，其特征在于，所述聚N-异丙基丙烯酰胺的碳纳米复合材料膜层(1)的厚度为0.02mm-0.03mm；所述碳纳米材料膜层(2)的厚度为0.02mm-0.03mm；所述聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺)的碳纳米复合材料膜层(3)的厚度为0.02mm-0.04mm。


4.一种光热刺激智能响应致动器薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：取碳材料，分散在溶剂中，所述碳材料和所述溶剂的质量体积比为(3-8)mg:(1-5)ml，搅拌均匀后，成膜，得到碳纳米材料膜层(2)；
步骤2：取聚N-异丙基丙烯酰胺和与步骤1相同的碳材料，溶解或者分散到溶剂中，所述聚N-异丙基丙烯酰胺、所述碳材料和所述溶剂的配比为(5-35)mg:(5-35)mg:(5-10)ml，搅拌均匀后，得到混合溶液A；
步骤3：将步骤2得到的混合溶液A涂覆在步骤1得到的碳纳米材料膜层(2)上，成膜，得到具有碳纳米材料膜层(2)和聚N-异丙基丙烯酰胺的碳纳米复合材料膜层(1)的双层薄膜；
步骤4：取聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺)和与步骤1相同的碳材料，溶解或分散到溶剂中，所述聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺)、所述碳材料和所述溶剂的配比为(5-35)mg:(5-35)mg:(5-10)ml，搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜飞鹏，刘哲坤，罗帅，张云飞，鄢国平，郭庆中，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42