一种近红外光响应的双层膜的制备方法及双层膜驱动器技术

本发明专利技术涉及功能膜的制备领域，尤其是一种近红外光响应的双层膜的制备方法及双层膜驱动器。其中，近红外光响应的双层膜的制备方法包括如下步骤：提供基底；将聚二甲基硅氧烷溶液和正己烷溶液混合，以得到第一混合溶液；在所述基底的表面上涂覆所述第一混合溶液，获得柔性薄膜；对所述柔性薄膜的表面进行处理，使得所述柔性薄膜的表面具有亲水性；将金纳米棒和氮

【技术实现步骤摘要】
一种近红外光响应的双层膜的制备方法及双层膜驱动器


[0001]本专利技术涉及功能膜的制备领域，尤其是一种近红外光响应的双层膜的制备方法及双层膜驱动器。

技术介绍

[0002]随着人类社会的不断发展和机器人科学、自动控制理论的不断进步，人类对于仿生设备、软体机器人的需求不断提升。在人类不宜涉足的极端和危险的环境中，软体机器人为人类提供了很大的便利，并且在医疗服务、工业生产、军事侦察和运动探险等领域有着很好的应用前景。软体机器人作为一种新型的仿生机器人正在被广泛研究，它们是受自然界中章鱼、水母、鳐鱼等软体结构生物的启发，利用其柔性的结构实现可控的运动并适应复杂多变的自然环境。通过模仿柔性生物的肌肉(驱动)，皮肤(障碍物)和器官(传感器)等，采用软体材料，设计构建了多种方式驱动的软体机器人。但目前对软体机器人的研究仍然处于起步阶段，其驱动方式和运动操控仍然是制约其发展的关键。目前对于软体机器人的驱动存在驱动部件复杂或驱动效率低的问题，另外对于仿生软体机器人的驱动部件的制备也面临着一定的挑战。因此亟需提出一种新的驱动方式来解决现有技术中的不足。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种近红外光响应的双层膜的制备方法，旨在克服现有技术的缺陷，所述近红外光响应的双层膜可应用于仿生软体机器人的驱动部件的制备，同时为所述仿生软体机器人提供了一种新的驱动方式，此外，本专利技术还提供了一种双层膜驱动器，采用上述制备方法可以制得近红外光响应的双层膜，通过利用近红外光响应的双层膜作为驱动部件，集成于仿生软体机器人中，可驱动其进行可控运动。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术的第一方面提供了一种近红外光响应的双层膜的制备方法，包括如下步骤：提供基底；将聚二甲基硅氧烷溶液和正己烷溶液混合，以得到第一混合溶液；在所述基底的表面上涂覆所述第一混合溶液，获得柔性薄膜；对所述柔性薄膜的表面进行处理，使得所述柔性薄膜的表面具有亲水性；将金纳米棒和氮
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异丙基丙烯酰胺溶液混合，以得到第二混合溶液；在所述柔性薄膜具有亲水性的表面涂覆所述第二混合溶液，获得驱动薄膜；剥离所述基底，以得所述近红光外响应的双层膜。利用所述制备方法在聚二甲基硅氧烷膜层上沉积了含金纳米棒的聚氮
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异丙基丙烯酰胺膜层，由于金纳米棒具有光热效应，结合聚氮
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异丙基丙烯酰胺膜层的温敏响应特性，在近红外光照射下，金纳米棒产生的光热效应将会诱导聚氮
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异丙基丙烯酰胺链段收缩，而聚二甲基硅氧烷膜层没有响应，因此聚氮
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异丙基丙烯酰胺膜层的收缩会导致双膜层由凹形逐渐变平再变为向上拱起，即双层膜发生形变，所述制备方法克服了现有技术的缺陷，工艺简单，反应条件温和，对设备要求低，制备成本低，易于实现，对环境友好，实用性强，具有较强的推广与应用价值。
[0005]可选地，所述在所述基底的表面上涂覆所述第一混合溶液，获得柔性薄膜，包括如下步骤：在所述基底的表面上涂覆所述第一混合溶液，所述表面为平滑表面；平铺所述第一
混合溶液得到第一混合溶液层，使得所述第一混合溶液层的厚度均匀；固化所述第一混合溶液层，获得柔性薄膜。
[0006]可选地，所述平铺所述第一混合溶液得到第一混合溶液层，使得所述第一混合溶液层的厚度均匀，包括如下步骤：旋转所述基底，利用离心力使所述第一混合溶液层平铺在所述基底的表面上，得到所述第一混合溶液层；检查所述表面上的所述第一混合溶液层的分布情况；若所述第一混合溶液层在所述表面上均匀分布，则获得厚度均匀的所述第一混合溶液层。
[0007]可选地，所述固化所述第一混合溶液层，获得柔性薄膜，包括如下步骤：预热所述第一混合溶液层，使得所述第一混合溶液层的温度逐渐上升至烘烤温度；烘烤所述第一混合溶液层，使得所述第一混合溶液层凝固，获得柔性薄膜；冷却所述柔性薄膜，防止所述柔性薄膜龟裂。
[0008]可选地，所述对所述柔性薄膜的表面进行处理，使得所述柔性薄膜的表面具有亲水性，包括如下步骤：提供等离子体和3
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甲基丙烯酸丙基三氯硅烷；利用所述等离子体对所述柔性薄膜的表面进行亲水处理，使得所述柔性薄膜的表面生成亲水基团；在所述柔性薄膜的表面接枝所述3
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甲基丙烯酸丙基三氯硅烷，所述3
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甲基丙烯酸丙基三氯硅烷促进所述柔性薄膜和所述驱动薄膜粘合。
[0009]可选地，所述第二混合溶液还包括引发剂，所述引发剂用于诱导所述第二混合溶液中所述氮
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异丙基丙烯酰胺溶液和所述引发剂发生聚合反应。
[0010]可选地，所述在所述柔性薄膜具有亲水性的表面涂覆所述第二混合溶液，获得驱动薄膜，包括如下步骤：在所述柔性薄膜具有亲水性的表面涂覆所述第二混合溶液；平铺所述第二混合溶液得到第二混合溶液层，使得所述第二混合溶液层的厚度均匀；固化所述第二混合溶液层，获得驱动薄膜。
[0011]可选地，所述固化所述第二混合溶液层，获得驱动薄膜，包括如下步骤：将所述第二混合溶液层在紫外光环境下进行照射，利用紫外光线，在所述第二混合溶液层中产生聚合反应，从而获得所述驱动薄膜。
[0012]可选地，所述剥离所述基底，以得所述近红光外响应的双层膜，包括如下步骤：将所述基底放入蒸馏水中，利用所述柔性薄膜的疏水性，将所述基底从双层膜上剥离，获得所述近红外光响应的双层膜。
[0013]本专利技术的第二方面还提供一种双层膜驱动器，包括：驱动光源和动作部件，所述驱动光源为近红外光；所述动作部件包括近红外光响应的双层膜，所述近红外光响应的双层膜通过本专利技术第一方面的所述近红外光响应的双层膜的制备方法所制得；所述驱动光源用于发出驱动光信号，所述近红外光响应的双层膜用于接收所述驱动光信号，并产生形变。本专利技术所提出的双层膜驱动器利用近红外光作为驱动信号，实现了非接触式、无害的驱动操作，所述双层膜驱动器体积小，可远程操控，驱动方式简单，且有较强的穿透能力，可适用于微型元件尤其是仿生设备中微型元件，适用范围广。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的近红外光响应的双层膜制备方法实施例的流程图；
[0015]图2为本专利技术的柔性薄膜的实物图；
[0016]图3为本专利技术的近红外光响应的双层膜的实物图；
[0017]图4为本专利技术的一种双层膜驱动器实施例示意图。
具体实施方式
[0018]下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路，软件或方法。
[0019]在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近红外光响应的双层膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供基底；将聚二甲基硅氧烷溶液和正己烷溶液混合，以得到第一混合溶液；在所述基底的表面上涂覆所述第一混合溶液，获得柔性薄膜；对所述柔性薄膜的表面进行处理，使得所述柔性薄膜的表面具有亲水性；将金纳米棒和氮
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异丙基丙烯酰胺溶液混合，以得到第二混合溶液；在所述柔性薄膜具有亲水性的表面涂覆所述第二混合溶液，获得驱动薄膜；剥离所述基底，以得所述近红外光响应的双层膜。2.根据权利要求1所述的近红外光响应的双层膜的制备方法，其特征在于，所述在所述基底的表面上涂覆所述第一混合溶液，获得柔性薄膜，包括如下步骤：在所述基底的表面上涂覆所述第一混合溶液，所述表面为平滑表面；平铺所述第一混合溶液得到第一混合溶液层，使得所述第一混合溶液层的厚度均匀；固化所述第一混合溶液层，获得柔性薄膜。3.根据权利要求2所述的近红外光响应的双层膜的制备方法，其特征在于，所述平铺所述第一混合溶液得到第一混合溶液层，使得所述第一混合溶液层的厚度均匀，包括如下步骤：旋转所述基底，利用离心力使所述第一混合溶液层平铺在所述基底的表面上，得到所述第一混合溶液层；检查所述表面上的所述第一混合溶液层的分布情况；若所述第一混合溶液层在所述表面上均匀分布，则获得厚度均匀的所述第一混合溶液层。4.根据权利要求2所述的近红外光响应的双层膜的制备方法，其特征在于，所述固化所述第一混合溶液层，获得柔性薄膜，包括如下步骤：预热所述第一混合溶液层，使得所述第一混合溶液层的温度逐渐上升至烘烤温度；烘烤所述第一混合溶液层，使得所述第一混合溶液层凝固，获得柔性薄膜；冷却所述柔性薄膜，防止所述柔性薄膜龟裂。5.根据权利要求1所述的近红外光响应的双层膜的制备方法，其特征在于，所述对所述柔性薄膜的表面进行处理，使得所述柔性薄膜的表面具有亲水性，包括如下步骤：提供等离子体和3
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈洪旭，李海东，李义，杜艳秋，陈超，程凤梅，
申请(专利权)人：嘉兴学院，
类型：发明
国别省市：