[发明专利]一种褶皱氧化石墨烯/乳胶柔性薄膜及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种褶皱氧化石墨烯/乳胶柔性薄膜及其制备和应用。该薄膜是将氧化石墨烯分散液刷涂在预拉伸的乳胶薄膜上，晾干，重复操作得到。该制备方法包括：将乳胶薄膜用氧气等离子处理，然后拉伸到不同程度并固定；将氧化石墨烯分散液刷涂预拉伸的乳胶薄膜上，然后置于红外灯下晾干。该薄膜具有良好的光致变形性能，能够在红外光照下较快地产生响应，且此种响应是可逆的。

技术领域

本发明属于光致动材料及其制备和应用领域，特别涉及一种褶皱氧化石墨烯/乳胶柔性薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

光能是一种清洁能源，能进行远程、精确、即时的控制，随着人类社会“智能化”的发展趋势和环保意识的加强，光响应性材料成为智能材料的研究热点。中美研究人员最新开发出一种可强力粘合水凝胶和身体组织的新型光响应胶布，通过紫外光作用，与缝合聚合物配位的三价铁离子被还原为二价铁离子，导致缝合网络解交联而重新成为溶液，使得强粘接被有效去除(Yang G,Kangling W,et.al.,Adv.Mater.,DOI:10.1002/adma.201806948)。对于光致变形材料的研究，常常围绕含有偶氮苯等光敏基团的交联型液晶高分子展开，鲜少出现其他种类材料的报道。随着材料发展的不断进步，传统的光驱动变形材料逐渐显现出不足，如制备工艺复杂，光响应时间长，稳定性差以及恢复速率慢等。

2004年，英国科学家利用微机械剥离法首次分离制备出石墨烯这一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，其既可形成三维的石墨又可形成一维的碳纳米管、零维的富勒烯等。石墨烯的优异性能，例如坚硬、高透明度、导热率和电导率等，使其在纳电子器件、晶体管、传感和航空材料得到广泛应用。氧化石墨烯是石墨烯的一种重要衍生物，其表面含有大量官能团，如—OH、—COOH、—O—等。这些官能团的存在使氧化石墨烯有了一些新的性能，如良好的分散性和水分子吸附/脱附能力、增加了与聚合物的相互作用性等。已有相关研究工作用氧化石墨烯制备薄膜并应用到致动领域，例如梯度结构的rGO/GO薄膜，Au/GO双层膜等(一种多重响应的石墨烯/氧化石墨薄膜的制备方法，专利号：ZL 201410817909.6；一种电致动氧化石墨烯/金属双层薄膜及其制备方法，专利号：ZL 201610146807.5)，但是这些石墨烯基致动薄膜都不具有拉伸性能，难以满足相关应用场景对致动器件的柔性要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种褶皱氧化石墨烯/乳胶柔性薄膜及其制备方法和应用，以克服现有技术中光致动材料光响应时间长、稳定性差以及恢复速率慢等缺陷。

本发明提供一种褶皱氧化石墨烯/乳胶柔性薄膜，所述薄膜是将氧化石墨烯分散液刷涂在预拉伸的乳胶薄膜上，晾干，重复操作得到。

所述预拉伸的乳胶薄膜在拉伸前进行等离子处理。

本发明还提供一种褶皱氧化石墨烯/乳胶柔性薄膜的制备方法，包括：

(1)将乳胶薄膜用氧气等离子处理，然后拉伸到不同程度并固定；

(2)将氧化石墨烯分散液刷涂在步骤(1)中预拉伸的乳胶薄膜上，然后置于红外灯下晾干，重复操作，得到褶皱氧化石墨烯/乳胶柔性薄膜。

所述步骤(1)中等离子处理时间为5～30min。

所述步骤(1)中乳胶薄膜的拉伸程度为0～80％。

所述步骤(2)中氧化石墨烯分散液的制备包括：将氧化石墨烯加入蒸馏水中，搅拌后超声处理2～4h，即得；氧化石墨烯分散液的浓度为2～15mg/mL。

所述步骤(2)中将氧化石墨烯分散液刷涂在步骤(1)中预拉伸的乳胶薄膜上为：用毛笔刷吸附氧化石墨烯分散液，并均匀地刷涂在预拉伸的乳胶薄膜上。

所述步骤(2)中红外灯的功率为10～50mW/m²。