[发明专利]光、磁双重响应致动器复合材料的制备方法

说明书

光、磁双重响应致动器复合材料的制备方法，属于功能高分子材料制备技术领域。把氟化酸化碳纳米管喷涂在商用滤纸的两侧，在其表面涂布一层碳纳米管，接着在涂布有含氟酸化碳纳米管滤纸表面喷上四氧化三铁纳米粒子与聚二甲基硅氧烷的混合溶液，80℃下固化得到此复合涂层可制备光、磁双重响应致动器。本发明的光、磁双重响应致动器具有超疏水性，光热响应和磁响应，利用近红外光可实现水面驱动，用于水面运输及磁驱动，机械稳定性好，适用范围广。

技术领域

本发明属于功能高分子材料制备技术领域。

背景技术

目前，能源短缺已成世界难题，其引发的问题接踵而至，如何减少能源使用或不使用能源被越来越多人关注，由此自驱动执行器应运而生。自驱动执行器自身能够从外界获得能量，将自然界中的能量进行转化后，使自身发生致动。众所周知自然界能量包括水能，热能，光能等很多种形式。光能又因易获得，安全，绿色环保尤为重视。

大多数碳材料具有宽带光吸收能力，可以吸收各种波长的光，并具有出色的导热性，可以有效地将热量同步传递给其他热敏材料。光热活性使碳材料成为开发光热致动器的首选候选材料。现有的关于光热致动器的复合材料的大部分研究都是通过调控光热材料的结构和种类来提高光驱性能，大多数对光热致动器的研究都集中在响应性能和对高速大变形的追求上，同时人们也忽视了这些材料的应用范围。文献1中王伟通过直接激光写入技术（DLW）在一片PDMS上轻松制造制备了具有不同形状的宏观光驱动器件，DLW可用于任意图案化和表面改性，通过在所需位置集成功能层或通过设计非对称结构来实现驱动（Wang,W.; Liu, Y.-Q.; Liu, Y.; Han, B.; Wang, H.; Han, D.-D.; Wang, J.-N.; Zhang,Y.-L.; Sun, H.-B., Direct Laser Writing of Superhydrophobic PDMS Elastomersfor Controllable Manipulation via Marangoni Effect. Advanced FunctionalMaterials 2017, 27 (44).）。上述方法取得了良好的效果，但是仍然忽视了材料的制备问题。这些研究都需要精确的激光光刻和特殊的基片，制备复杂。这阻碍了智能光驱动致动器的发展。文献2中王晓东结合各种分散方法的优点将高浓度石墨烯分散在PDMS中，制备出具有高变形能力的和快速响应的双层光驱致动器，由于石墨烯和纯PDMS具有不同的热膨胀系数（CTE），构建出低强度红外光下高度可变形性，用致动器制造的类似白鲸的机器人在水中快速游动（Wang, X. D.; Jiao, N. D.; Tung, S.; Liu, L. Q., PhotoresponsiveGraphene Composite Bilayer Actuator for Soft Robots. Acs Applied Materials Interfaces 2019, 11 (33), 30290-30299.）。上述方法制备的复合材料虽具有较大的变形能力且对光具有较快响应，但是只能控制单向移动并不能实现可控驱动。

另外，现有的基于碳材料所制备的驱动器大多只对光具有单一响应且很难进行灵活操作，在一些复杂环境下的应用也会受到限制。因此，开发制备具有简单、高效、多重响应且能在复杂环境中保持优异性能的光致动器具有极高的理论意义和实用价值。

发明内容

本发明的主要目的在于提供了一种具有光、磁双重响应的致动器复合材料的制备方法。

本发明包括如下步骤：

1）采用浓硫酸（H₂SO₄）与浓硝酸（HNO₃）的混合液对碳纳米管（CNTs）进行酸化，得到分散性较好的酸化碳纳米管（ACNTs）；

2）将酸化碳纳米管（ACNTs）与氟硅烷的乙醇溶液混合，经磁力搅拌均匀后，利用喷枪对滤纸两侧进行表面喷涂，得到表面涂布含氟酸化碳纳米管（F-ACNTs）的滤纸；