[发明专利]一种基于形状记忆效应的阻燃快速软体驱动器及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种基于形状记忆效应的阻燃快速软体驱动器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将热致型形状记忆聚合物、光引发剂和交联剂加入溶剂中，溶解并混合均匀，得到前驱体溶液；

（2）将前驱体溶液置于透明模具内进行紫外光固化，干燥，得到形状记忆聚合物膜；

（3）将形状记忆聚合物膜浸泡在表面改性剂溶液中3～5 min，取出后置于水凝胶前驱体溶液中进行紫外光固化，清洗后得到亲水性形状记忆聚合物膜；

（4）将亲水性形状记忆聚合物膜一面固定在透明模具中，将水凝胶前驱体溶液注入模具中，进行紫外光固化，得到聚合物膜-水凝胶双层结构复合材料；

（5）将聚合物膜-水凝胶双层结构复合材料的水凝胶一面固定在透明模具中，将水凝胶前驱体溶液注入模具中，进行紫外光固化，得到水凝胶-聚合物膜-水凝胶三层结构复合材料；

（6）将水凝胶-聚合物膜-水凝胶三层结构复合材料进行失水处理，得到阻燃快速软体驱动器；

步骤（4）所述聚合物膜-水凝胶双层结构复合材料和步骤（5）所述水凝胶-聚合物膜-水凝胶双层结构复合材料中，聚合物膜和水凝胶的厚度比均为5:1～1:2；

步骤（6）所述失水处理后，水凝胶-聚合物膜-水凝胶三层结构复合材料中一面水凝胶的厚度变为原来的20～100%，且不能为100%，另一面水凝胶以及聚合物膜的厚度不变。

2.根据权利要求1所述一种基于形状记忆效应的阻燃快速软体驱动器的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述聚合物膜-水凝胶双层结构复合材料和步骤（5）所述水凝胶-聚合物膜-水凝胶三层结构复合材料中，聚合物膜厚度为1000 μm，水凝胶厚度为200～2000 μm；

步骤（6）所述失水处理后，水凝胶-聚合物膜-水凝胶三层结构复合材料中一面水凝胶的厚度变为原来的20～60%。

3.根据权利要求1所述一种基于形状记忆效应的阻燃快速软体驱动器的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述热致型形状记忆聚合物相变温度处于20～90 ℃之间，具体为形状记忆聚己内酯二烯；所述光引发剂为安息香二甲醚；所述交联剂为四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯；所述热致型形状记忆聚合物、光引发剂和交联剂的质量比为：1～2 g：5～10 mg：24～48 mg；所述热致型形状记忆聚合物在前驱体溶液中的浓度为60～75 %。

4.根据权利要求1所述一种基于形状记忆效应的阻燃快速软体驱动器的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述紫外光固化的条件为：模具厚度50～2000μm，紫外光波段320～395nm，紫外光功率10～20 mW/cm²，光照时间8～10 min。

5.根据权利要求1所述一种基于形状记忆效应的阻燃快速软体驱动器的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述表面改性剂溶液的质量浓度为8～12 %；表面改性剂为二苯甲酮；

步骤（3）所述水凝胶溶液的质量浓度为8～12 %，溶质为丙烯酰胺；

步骤（3）所述紫外光固化的条件为：紫外光波段320～395 nm，紫外光功率10～20 mW/cm²，光照时间8～20 min。

6.根据权利要求1所述一种基于形状记忆效应的阻燃快速软体驱动器的制备方法，其特征在于，步骤（4）和（5）所述水凝胶前驱体溶液的质量浓度为20～30 %；溶质为丙烯酰胺；所述紫外光固化的条件为：紫外光波段320～395 nm，紫外光功率10～20 mW/cm²，光照时间15～20 min。

7.根据权利要求1所述一种基于形状记忆效应的阻燃快速软体驱动器的制备方法，其特征在于，步骤（6）所述失水处理指：将水凝胶-聚合物膜-水凝胶三层结构复合材料置于模具中，使一面水凝胶被保鲜膜密封着，另一面水凝胶暴露于空气中，自然挥发失去水分。

8.权利要求1～7任一项所述方法制得的一种基于形状记忆效应的阻燃快速软体驱动器。

9.权利要求8所述一种基于形状记忆效应的阻燃快速软体驱动器在用于火场环境的软体机器人中的应用。