【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米材料科学、光热转换技术以及智能驱动系统的领域，特别涉及具有疏水特性的低功率mxene基光热驱动器的制备方法及应用。
技术介绍
1、在智能材料和能量转换领域，光热驱动器的发展具有重要的学术和实用价值。光热驱动器是利用光能转化为热能，进而驱动机械系统或改变物理状态的装置，广泛应用于微型机器人、可变形材料、生物医疗设备以及智能纺织品等领域。mxene，作为一种新兴的二维纳米材料，因其出色的光吸收性能和热导性，成为构建高效光热驱动器的理想材料。尽管mxene基光热驱动器在实验中展示了优越的性能，但在实际应用中仍面临着一些挑战，尤其是材料的环境稳定性问题。mxene由于其高度的亲水性，容易吸收空气中的水分，这可能导致其结构和功能性能的退化，特别是在潮湿或水蒸气丰富的环境中。此外，mxene材料在空气中也易于氧化，进一步影响其长期的稳定性和可靠性。
2、针对这些问题，研究人员已经开始探索通过表面修饰技术来提升mxene的疏水性，从而增强其在不利环境中的应用潜力。通过引入疏水性分子或聚合物涂层，有效隔离mxene与环境中的水分和氧气的接触，保护mxene不受水解和氧化的影响，从而提高其环境稳定性。这种疏水性表面改性不仅保持了mxene原有的光热性能，而且增强了材料在复杂环境下的使用寿命和可靠性。然而目前已报道的mxene基疏水性光热驱动器的驱动功率较高、光热转换效率较低、长期稳定性较差，这是本申请需要着重改善的地方。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是
2、为了解决以上的技术问题，本专利技术提供了一种具有疏水特性的低功率mxene基光热驱动器，mxene基光热驱动器由被动层和主动层构成，主动层为光热敏感材料层mxene及ptfe层，吸收光能转换为热能；被动层为热膨胀系数高的材料层，主动层产生的热量向下传递到被动层，被动层吸收热量发生膨胀，使整个光热驱动器向主动层方向弯曲；其制备方法包括如下步骤：
3、步骤s1：少层mxene分散液的制备；包括如下具体步骤：
4、步骤s11：将1-2 g lif加入20-40 ml 9 m hcl 溶液中，搅拌得到溶液a；
5、进一步地，在35-45°c 下搅拌10-25 min
6、步骤s12：将1-2 g ti3alc2 max前驱体缓慢加入溶液a中，并以250-400 r/min的转速持续搅拌；
7、进一步地，在35-45°c下搅拌24-36 h；
8、步骤s13：完全反应后，用去离子水反复冲洗溶液并离心，直到上清液的ph值达到弱酸性；
9、优先地，ph值范围为6-7；
10、步骤s14：弱酸性混合溶液在冰浴中用强功率的超声波进一步剥离，离心并收集上清液；
11、进一步地，剥离30-60 min；
12、步骤s15：从中取1 ml已制备好的少层mxene分散液，通过称重和真空过滤法确定浓度为17-25 mg/ml；将最终的mxene水分散液密封在n2环境中，以4°c保存。
13、步骤s2：mxene基驱动器的制备；
14、采用真空辅助过滤法制备基于mxene的薄膜：使用孔径为0.2 µm的聚碳酸酯过滤膜对mxene水分散液进行真空过滤，然后干燥，得到m/pc薄膜；
15、步骤s3：疏水性mxene基驱动器的制备；
16、在步骤s2制备得到的m/pc薄膜的表面，继续抽滤疏水性材料聚四氟乙烯ptfe，然后干燥，得到p/m/pc薄膜，即为疏水性mxene基驱动器。
17、所述抽滤方式，为逐层抽滤方式。
18、所述聚四氟乙烯ptfe与mxene的体积比：1-2：1-3。优化地，所述聚四氟乙烯ptfe与mxene的体积比：1：2。mxene与ptfe按优化比例混合，调控复合材料的光吸收特性和热导性，实现高效能转换。
19、选择近红外光对p/m/pc膜进行光照，并使用热像仪记录实时的温度变化以及观察薄膜的驱动情况，得到最佳的光照功率密度为0.16 w cm-2，最小驱动的光照功率密度为0.06 w cm-2。
20、本专利技术的优越功效在于：
21、1）环境稳定性增强：通过在mxene表面引入疏水性改性，显著提高了材料在潮湿或含氧环境中的稳定性，增强了材料的疏水性和光热转换效率，防止了水分和氧气的侵蚀，减少了材料的氧化和水解，从而延长了驱动器的使用寿命，并保持了其性能稳定；
22、2）低功率高效能：mxene基驱动器的制备方式采用逐层抽滤方式，实现了在低功率输入下的高效光热转换，降低了能源消耗，这对于节能和可持续运营的需求尤为重要，尤其适用于能源敏感的应用场景；
23、3）长期性能保持：通过使用高稳定性材料和先进的设计创新，确保了光热驱动器即使在长时间运行和苛刻条件下也能维持高效的性能和良好的机械强度；
24、4）广泛的应用前景：上述技术优势使得本专利技术mxene基光热驱动器不仅适用于工业自动化，还可以广泛应用于生物医疗、环境监测、智能纺织品等多个领域，特别适用于需要精确温控和高环境稳定性的应用场景，展示了广阔的市场潜力和应用多样性。
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1.一种具有疏水特性的低功率MXene基光热驱动器的制备方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的具有疏水特性的低功率MXene基光热驱动器的制备方法，其特征在于：所述步骤S1包括如下具体步骤：
3.根据权利要求1所述的具有疏水特性的低功率MXene基光热驱动器的制备方法，其特征在于：所述步骤S2采用真空辅助过滤法制备得到M/PC薄膜是，使用孔径为0.2 µm的聚碳酸酯过滤膜对MXene水分散液进行真空过滤，再干燥，得到M/PC薄膜。
4.根据权利要求1所述的具有疏水特性的低功率MXene基光热驱动器的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中的抽滤，为逐层抽滤。
5.根据权利要求1所述的具有疏水特性的低功率MXene基光热驱动器的制备方法，其特征在于：所述聚四氟乙烯PTFE与MXene的体积比：1-2：1-3。
6.根据权利要求5所述的具有疏水特性的低功率MXene基光热驱动器的制备方法，其特征在于：所述聚四氟乙烯PTFE与MXene的优化体积比：1：2。
7.一种采用权利要求1-6中任一项所述的制备方法制得
8.根据权利要求7所述的一种具有疏水特性的低功率MXene基光热驱动器，其特征在于：MXene基光热驱动器由被动层和主动层构成，主动层为光热敏感材料层MXene及PTFE层，吸收光能转换为热能；被动层为热膨胀系数高的材料层，主动层产生的热量向下传递到被动层，被动层吸收热量发生膨胀，使整个光热驱动器向主动层方向弯曲，最佳的光照功率密度为0.16 W cm-2，最小驱动的光照功率密度为0.06 W cm-2。
9.一种采用权利要求1-6中任一项所述的制备方法制得的具有疏水特性的低功率MXene基光热驱动器在疏水性仿生装置中的应用。
10.一种采用权利要求1-6中任一项所述的制备方法制得的具有疏水特性的低功率MXene基光热驱动器在生物组织焊接中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种具有疏水特性的低功率mxene基光热驱动器的制备方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的具有疏水特性的低功率mxene基光热驱动器的制备方法，其特征在于：所述步骤s1包括如下具体步骤：
3.根据权利要求1所述的具有疏水特性的低功率mxene基光热驱动器的制备方法，其特征在于：所述步骤s2采用真空辅助过滤法制备得到m/pc薄膜是，使用孔径为0.2 µm的聚碳酸酯过滤膜对mxene水分散液进行真空过滤，再干燥，得到m/pc薄膜。
4.根据权利要求1所述的具有疏水特性的低功率mxene基光热驱动器的制备方法，其特征在于：所述步骤s3中的抽滤，为逐层抽滤。
5.根据权利要求1所述的具有疏水特性的低功率mxene基光热驱动器的制备方法，其特征在于：所述聚四氟乙烯ptfe与mxene的体积比：1-2：1-3。
6.根据权利要求5所述的具有疏水特性的低功率mxene基光热驱动器的制备方法，其特征在...
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