[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

说明书

本发明公开了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。本发明将热致型形状记忆聚合物制备亲水性形状记忆聚合物膜，然后将其与水凝胶前驱体溶液进行光固化制备成水凝胶‑聚合物膜‑水凝胶三层结构复合材料，最后将一面水凝胶进行失水处理得到阻燃快速软体驱动器。本发明驱动器制备工艺简单，反应条件温和，用单向形状记忆聚合物实现了有条件的双向形状记忆效果，通过选择失水的区域实现不同形状和模式的变形，以及使失水的水凝胶重新溶胀，使水凝胶的收缩力回撤，实现恢复，在形状记忆材料和软体驱动器领域有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于软体驱动器技术领域，具体涉及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。

背景技术

近年来，软体驱动器因为其众多优点得到了越来越多的关注。与刚性部件不同，软体驱动是连续的，具有无限自由度；模式与强度更贴近生物，对于不规则环境具有极强的适应性。这些优势使其更灵活，更智能，生物相容性更好，已经应用于软体机器人、仿生模拟、航空航天、药物投放、抢险救灾以及生物传感等领域。

形状记忆聚合物作为一类智能软体材料，在软体驱动器的领域有着重要的地位，各种各样具有形状记忆功能的软体驱动器也被开发出来。目前研究最广泛的是热致型形状记忆聚合物，它们具有热敏反应特性的官能团或分子作为“分子开关”(例如相变和可逆交联网络)，并以此来实现形状记忆与恢复。然而，目前鲜有发明涉及形状记忆软体驱动器的阻燃问题，使这一智能材料在高温或火场环境下难以得到应用；与此同时，也有不少软体驱动器还存在驱动速度慢的问题。

中国专利公开号CN110952308B报道了一种阻燃导电光热响应形状记忆聚合物纸，该发明的阻燃形状记忆纸可以实现热、电、光三种不同致动方式来实现材料的形状记忆功能，而且制备工艺简单。但是其玻璃化转变温度较低，暂时形状难以维持，强度也较低，且该纸的阻燃性能不佳。

中国专利公开号CN109251266A报道了一种基于形状记忆材料的软体驱动器，该驱动器通过调节苯硼酸与丙烯酸的共聚水凝胶网络的pH值来实现驱动与恢复，但是该软体驱动器的定型与变形过程以分钟作为单位，最高达到20分钟，驱动速度欠佳。

综上所述，具有形状记忆功能的阻燃快速软体驱动器的发明与应用还存在很大的空缺。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供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。

本发明的另一目的在于提供上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。

本发明提供的驱动器是基于单向热致型形状记忆聚合物，结合水凝胶材料组成多层结构制备而成的。

本发明的再一目的在于提供上述一种基于形状记忆效应的阻燃快速软体驱动器的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

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，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有机溶剂中，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3～5min，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；