[发明专利]一种基于马兰戈尼效应的光驱动器

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及光驱动运输装置运动技术领域，具体涉及一种基于光热马兰戈尼效应的驱动器。

技术背景

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。

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。本发明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。

发明内容

有鉴于此，本发明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。本发明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。

本发明的光驱动器通过以下技术方案实现：

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。

发明制备的光热转换材料所用碳材料为黑色炭黑粉末。

发明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。

发明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。

发明制备所述的溶液A为自然水，或其他可以产生马兰戈尼效应的液体。

发明制备所述的光源功率为100mw～200mw。

发明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。

发明制备的基于马兰戈尼效应的光驱动器，包括如下步骤：

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。

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。

S3.将s2中制备的薄膜切割为边长1cm的正三角形形状。

本发明与现有的光驱动器相比有如下优点：

本发明结构简单，无需使用昂贵的材料，应用范围广。