一种基于马兰戈尼效应的光驱动器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于马兰戈尼效应的光响应驱动器的制备和应用，该驱动器以聚二甲基硅烷，炭，四氧化三铁混合制造的薄膜为主体，切割特定形状大小制备得到。本发明专利技术放置在液体表面可以在光源照射下驱动，可以实现驱动器方向可控的持续自由运动，运动速度可以达到每秒5毫米。本发明专利技术制备的光驱动薄膜材料具有一定粘性，可以黏贴在其他物体表面作为马兰戈尼推动器。本发明专利技术的制备方法简单易行，清洁环保，具有可重复性，适用范围广，应用潜力大，运输速度快，运输路程远等优点，有助于解决传统马兰戈尼驱动器不环保，有污染，无法持续推动等问题。无法持续推动等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于马兰戈尼效应的光驱动器


[0001]本专利技术涉及光驱动运输装置运动
，具体涉及一种基于光热马兰戈尼效应的驱动器。
技术背景
[0002]马兰戈尼效应是指在液体表面由于表面张力梯度的不同而引发的质量转移现象，液体往往会由表面张力低的区域流向表面张力高的区域。被广泛利用在了促进纳米颗粒自组装的成膜工作中，以及在自推进领域获得了广泛研究和关注。根据马兰戈尼效应的产生方法的不同，可以分为由液体表面温度梯度产生的热马兰戈尼效应和由液体表面表面活性剂浓度梯度产生的化学马兰戈尼效应两种。基于马兰戈尼效应的马兰戈尼小船就是在液面上利用不同的方法产生马兰戈尼效应实现驱动。在以往的研究中多采用在液体表面滴加十二烷基硫酸钠等表面活性剂的方式，表面活性剂的不均匀分布引起的表面张力梯度差可以产生马兰戈尼力推动驱动器运输；另有一些光响应的马兰戈尼小船同样需要添加光敏活性剂。
[0003]这种驱动方式不环保，容易污染水源，也不能保证驱动器的持续运动。本专利技术采用聚焦自然光或普通激光作为光源，在不添加任何表面活性剂的情况下利用材料本身的光热效应在液面产生温度梯度差引起的马兰戈尼效应推动驱动器，实现了无接触，精确性，灵活性，瞬时性和驱动时间长，驱动速度快，驱动距离远等优点。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种绿色环保，可以在液面实现长距离持续自由运动的光驱动器。对于之前的技术进行改进以满足生活研发的要求。本专利技术制备的光驱动器由一种光热转换材料剪切而成，结构简单，光热转换效率高，运动速度快，运动时间长，推动力大。
[0005]本专利技术的光驱动器通过以下技术方案实现：
[0006]一种基于马兰戈尼效应的光驱动器，这种光驱动器以聚二甲基硅氧烷，炭，四氧化三铁混合制造的薄膜为主体，切割特定形状大小制备得到；放置于溶液A表面，在光源照射下实现自由运动。
[0007]专利技术制备的光热转换材料所用碳材料为黑色炭黑粉末。
[0008]专利技术制备的光热转换材料所用四氧化三铁材料为黑色四氧化三铁粉末。
[0009]专利技术制备的光驱动器主体薄膜为黑色柔性薄膜。形状为边长为1cm的正三角形。
[0010]专利技术制备所述的溶液A为自然水，或其他可以产生马兰戈尼效应的液体。
[0011]专利技术制备所述的光源功率为100mw～200mw。
[0012]专利技术制备的薄膜材料的颜色为黑色，拥有疏水表面，对水的接触角大于97度。
[0013]专利技术制备的基于马兰戈尼效应的光驱动器，包括如下步骤：
[0014]S1.将炭黑粉末、四氧化三铁粉末混合在聚二甲基硅氧烷中，采用玻璃棒搅拌三者
混合物，搅拌时间15～20min，形成均匀的混合溶液。
[0015]S2.按固化剂和聚二甲基硅氧烷质量比1∶10，将固化剂加入S1中制备的混合溶液中，搅拌0.5h；将溶液均匀涂敷在载玻片上，在80℃烘箱中干燥40min成型，得到薄膜状的复合材料。
[0016]S3.将s2中制备的薄膜切割为边长1cm的正三角形形状。
[0017]本专利技术与现有的光驱动器相比有如下优点：
[0018]本专利技术结构简单，无需使用昂贵的材料，应用范围广。
[0019]本专利技术利用所制备的柔性薄膜材料受激光或者自然光照射在液面上形成温度梯度而产生的马兰戈尼力推动。
[0020]本专利技术在制备、应用过程中均无任何物质释放，无任何化学反应，实现了绿色环保动力。
[0021]本专利技术在运输过程中无需添加任何活性剂物质，仅需要聚焦的自然光或者小功率激光，操作简单方便。
[0022]本专利技术所制备的薄膜材料具有高光热转换效率，实现了驱动距离远，运动速度快等优点。
[0023]本专利技术可以调整光照射在驱动器的不同边设定三个不同前进方向，可以通过光照射不同位置实现驱动器的转向。
[0024]本专利技术制备的薄膜材料具有一定的粘性，可以粘贴在其他物体表面，作为推动器实现驱动。
[0025]本专利技术作为其他物体的推动器，可以推动三倍于自身克重的物体。
[0026]本专利技术通过加入四氧化三铁材料实现了驱动器的磁力推动，拥有作为新兴两相界面发电机的潜力。
附图说明
[0027]图1为本专利技术所述马兰戈尼光驱动器的立体结构示意图；
[0028]图2为本专利技术所述一种三角形马兰戈尼光驱动器的示意图；
[0029]图3为本专利技术所述一种三角形马兰戈尼光驱动器的电子扫描电镜检测结果示意图；
[0030]图4为本专利技术所述一种三角形马兰戈尼光驱动器的对水的接触角测试结果示意图；
[0031]图5为本专利技术所述一种三角形马兰戈尼光驱动器的在水面上激光照射下的红外成像示意图；
[0032]图6为本专利技术所述一种三角形马兰戈尼光驱动器的60s内在50mw～200mw近红外激光照射下升温光热转换测试结果示意图；
[0033]图7为本专利技术所述一种三角形马兰戈尼光驱动器的激光照射下在水面上的单一前进运动示意图，从左至右从上至下分别是驱动器运动0s、2s、3s、5s、6s、8s时所在位置示意图。
[0034]图8为本专利技术所述一种三角形马兰戈尼光驱动器的激光照射下在水面上的自由运动示意图；
[0035]图9为本专利技术所述一种三角形马兰戈尼光驱动器的激光照射下在水面上自由运动的位置信息曲线示意图；
[0036]上述附图中，附图标记对应的位置名称如下：
[0037]1‑
驱动器的边，2
‑
右转激光照射位，3
‑
前进激光照射位，4
‑
左转激光照射位
具体实施方式
[0038]以下结合附图和技术方案，进一步说明本专利技术的具体实施方式。
[0039]实施例1
[0040]一种基于马兰戈尼效应的光驱动器，由聚二甲基硅氧烷，炭，四氧化三铁所制备的黑色薄膜材料为主体由如下方法制备得到：
[0041]专利技术制备的基于马兰戈尼效应的光驱动器，包括如下步骤：
[0042]S1.将炭黑粉末、四氧化三铁粉末混合在聚二甲基硅氧烷中，采用玻璃棒搅拌三者混合物，搅拌时间15～20min，形成均匀的混合溶液。
[0043]S2.按固化剂和聚二甲基硅氧烷质量比1∶10，将固化剂加入S1中制备的混合溶液中，搅拌0.5h；将溶液均匀涂敷在载玻片上，在80℃烘箱中干燥40min成型，得到薄膜状的复合材料。
[0044]S3.将s2中制备的薄膜切割为边长1cm的正三角形形状。
[0045]本专利技术的光驱动器结构形状如图1所示。包括光源照射边1、前进照射点3、右转弯照射点2、左转弯照射点4。光驱动器的每一条边都可以作为光源照射边，产生马兰戈尼效应驱动行走。
[0046]本专利技术的光驱动器形状为正三角形，如图2所示，驱动器边长为10mm，厚度为0.60mm。
[0047]通过扫描电镜对制备得到的光驱动器的形貌进行检测，电子扫描电镜结构如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于马兰戈尼效应的光驱动器，其特征在于，包括：所述的光驱动器为聚二甲基硅氧烷，炭黑，四氧化三铁混合制造的薄膜为主体，切割特定形状大小制备得到；放置在溶液A表面，在光源照射下实现自由运动。2.根据权利要求1所述的光驱动器，其特征在于，所述的碳材料为黑色炭黑粉末。3.根据权利要求1所述的光驱动器，其特征在于，所述的四氧化三铁材料为黑色四氧化三铁粉末。4.根据权利要求1所述的光驱动器，其特征在于，所述的薄膜为黑色柔性薄膜。5.根据权利要求1所述的光驱动器，其特征在于，所述的形状为边长为1cm的正三角形。6.根据权利要求1所述的光驱动器，其特征在于，所述的溶液A为自然水，或其他可以产生马兰戈尼效应的液体。7.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗春丽，焦君宜，闫卫国，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：发明
国别省市：