[发明专利]一种非角度依赖结构色软体驱动器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种非角度依赖结构色软体驱动器及其制备方法和应用，步骤如下：首先制备具有褶皱且高度有序排列的薄膜并对其羟基改性，得到被动层二维材料薄膜；然后通过浸渍或加热辅助组装法在所述被动层薄膜上自组装纳米颗粒薄膜，该二维材料薄膜不仅可以促进形成具有与角度无关的结构颜色的短程有序三维非晶光子纳米结构，而且有助于显著提高结构色饱和度；最后将智能响应性材料填充进上述自组装纳米颗粒薄膜制备主动层非角度依赖结构色薄膜，从而得到非角度依赖结构色软体驱动器。本发明的非角度依赖结构色软体驱动器不仅具有鲜明的非角度依赖结构色，而且通过控制活性层和被动层厚度比、智能响应材料的成膜条件和蒸汽浓度可以调控响应速率。

技术领域

本发明涉及非角度依赖结构色技术领域，特别是涉及一种非角度依赖结构色软体驱动器及其制备方法和应用。

背景技术

自然界中许多生物不仅能进行运动还表现出亮丽的色彩。例如，梅喉伞鸟不仅可以用肌肉拍动翅膀在空中自由自在的飞翔，而且还具有角度无关结构色的亮蓝色羽毛，该羽毛由底层黑色素颗粒增强的短程三维有序非晶光子纳米结构组成。通过从自然中获得灵感，研究人员投入了大量的精力来开发具有仿生色彩功能和形状可编程的人工结构色软体驱动器。然而，开发的软体驱动器的颜色对角度具有依赖性。如何开发具有非角度依赖结构色和形状变形的材料仍然具有挑战性。在众多材料体系中，二维材料由于前所未有地结合了多种特性，例如在紫外到红外区域的广泛光学吸收、优异的亲水性、高热电导率/电导率和卓越的光热转换效率，引起了人们的广泛关注。由于存在大且可逆的驱动性、形状变形可编程性、出色的加工性以及刺激响应性等优点，已经被好多种刺激响应性驱动器所报道，包括以作为柔性电极材料的电化学驱动器、湿度驱动器、多重响应驱动器。预计二维材料驱动器和非角度依赖结构色的“结合”将有可能应用在仿生结构色软体驱动器、显示、传感、材料表面着色领域。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中非角度依赖结构色的软体驱动器方法构筑技术的不足，而提供一种非角度依赖结构色软体驱动器的制备方法。

本发明的另一目的，提供一种所述非角度依赖结构色软体驱动器。

本发明的另一目的，提供种非角度依赖结构色软体驱动器的应用。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种非角度依赖结构色软体驱动器的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将液晶相的二维材料与粘结剂混合溶解后得到二维材料溶液，以所述二维材料溶液为原料，使用刮涂器在基板上制备具有褶皱且高度有序排列结构的薄膜，然后对所述薄膜进行羟基改性处理，作为被动层二维材料薄膜，该二维材料薄膜不仅可以促进形成具有与角度无关的结构颜色的短程有序三维非晶光子纳米结构，而且有助于显著提高结构色饱和度；

步骤2，在含有自组装纳米颗粒的纳米胶体溶液中浸渍提拉或通过加热辅助组装法，在所述被动层二维材料薄膜上制备自组装纳米颗粒薄膜；

步骤3，将智能响应性材料填充进自组装纳米颗粒薄膜，得到主动层非角度依赖结构色薄膜，真空干燥蒸发溶剂，从基板上剥离后，得到由被动层二维材料薄膜和主动层非角度依赖结构色薄膜构成的所述非角度依赖结构色软体驱动器。

在上述技术方案中，所述步骤1，所述二维材料包括MXene或石墨烯，优选为MXene，更为优选的，所述MXene为Ti₃C₂T_x、Ti₂CT_x、Ti₄N₃T_x、Ti₃CNT_x、Mo₂TiC₂T_x、Nb₂CT_x或V₂CT_x纳米片中一种或多种；所述粘结剂包括PVDF、CMC，所述粘结剂的质量分数为1-5％。