[发明专利]液晶纳米复合薄膜、光驱动自持续振动器及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种具有光热转化效应的可聚合纳米单体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，制备具有高光热转化效率的功能纳米材料，对其表面进行硅层包覆；

步骤2，使用末端带有-NH₂的硅氧烷偶联剂对所述硅层进行修饰，制备得到氨基化光热纳米材料；

步骤3，将末端带有羧基的可聚合苯甲酸单体和步骤2制备的氨基化光热纳米材料进行酰胺化反应，后处理得到具有光热转化效应的可聚合纳米单体；

所述功能纳米材料为全光谱吸收纳米材料或选择性吸收纳米材料；

所述硅层的厚度为10～200nm，所述硅氧烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨基乙基三乙氧基硅烷、9-氨基-4，7-二亚氨基三乙氧基硅烷或3-氨基三甲氧基硅烷；

所述可聚合苯甲酸单体的端基分别为羧基和丙烯酸酯双键，具体结构如下：

其中，n＝2～13，X＝H、Cl、F、CH₃。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，当所述功能纳米材料为全光谱吸收纳米材料时，所述功能纳米材料为碳纳米管、石墨烯或MXene，当所述功能纳米材料为选择性吸收纳米材料时，所述功能纳米材料为金纳米棒或金纳米球。

3.一种基于权利要求1-2任意一项所述制备方法制备的可聚合纳米单体，所述可聚合纳米单体光吸收范围为300～1200nm。

4.一种液晶纳米复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，通过使用取向剂处理的方法获得上下两个基板分别为垂直取向和平行取向的液晶盒，将具有可聚合液晶单体、光引发剂和如权利要求3所述的可聚合纳米单体按预定比例混合，获得均匀的宽温域液晶纳米混合物；

步骤S2，通过升高温度和毛细作用力将所述宽温域液晶纳米混合物灌入所述液晶盒中，通过缓慢降温和保温退火方式使液晶分子呈现展曲取向，然后使用紫外光进行光交联，将液晶盒打开，得到具有展曲取向的液晶纳米复合薄膜。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述可聚合液晶单体的相变温度为30～150℃，所述可聚合液晶单体为双反应官能度的可聚合液晶单体和/或单反应官能度的可聚合液晶单体，其中，双反应官能度的可聚合液晶单体的含量为20％～95％，单反应官能度的可聚合液晶单体的含量为0％～50％，具有光热效应的具有光热转化效应的可聚合纳米单体为5％～25％，光引发剂的含量为0.5％～2％；

所述单反应官能度的可聚合液晶单体结构为：

其中，n＝2～13，m＝1～12，X＝H、Cl、F、CH₃。；

所述双反应官能度的可聚合液晶单体的结构为：

其中，n＝2～13，m＝1～12，X＝H、Cl、F、CH_3.；

所述S2中紫外光的波长为350～400nm，光强为10～200mW/cm²，所述光交联的时间为1～30min。

6.一种如权利要求4-5任意一项所述的制备方法制备的液晶纳米复合薄膜，所述液晶纳米复合薄膜的厚度为5～100μm。

7.一种光驱动自持续振动器的制备方法，其特征在于，将权利要求6所述的液晶纳米复合薄膜后进行剪切，并在液晶纳米复合薄膜一侧的上、下表面上涂覆或粘贴光反射层或者粘贴反射塑料薄膜，固定液晶纳米复合薄膜的另一端形成悬臂结构，得到光驱动自持续振动器，所述光反射层为白纸、锡纸或铝薄纸。

8.一种如权利要求7所述的制备方法制备的光驱动自持续振动器，其特征在于，光照液晶纳米复合薄膜，所述光驱动自持续振动器自持续振动，停止光照，所述光驱动自持续振动器恢复原态。