[发明专利]离子交换膜型多刺激源响应柔性驱动器、制备方法及应用

权利要求书

1.一种离子交换膜型多刺激源响应柔性驱动器，其特征在于：包括柔性复合膜，所述柔性复合膜包括相互固定的改性离子交换膜层和聚合物薄膜层，所述改性离子交换膜层内掺杂有碳纳米材料；所述柔性复合膜在光照、施加电压、改变温度或者湿度变化的情况下发生弯曲变形。

2.根据权利要求1所述的一种离子交换膜型多刺激源响应柔性驱动器，其特征在于：所述改性离子交换膜层由离子交换膜材料与碳纳米材料混合制备而成，所述离子交换膜溶液为Nafion系列离子交换膜材料、Aciplex系列离子交换膜材料、Flemion系列离子交换膜材料、Aquivion系列离子交换膜材料中的一种或多种组合。

3.根据权利要求1所述的一种离子交换膜型多刺激源响应柔性驱动器，其特征在于：所述碳纳米材料为单壁碳纳米管(SWCNT)、多壁碳纳米管(MWCNT)、石墨烯及其衍生物中的一种或多种组合；所述聚合物薄膜层由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亚胺(PI)、石蜡中的一种或多种聚合物制备而成。

4.根据权利要求1所述的一种离子交换膜型多刺激源响应柔性驱动器，其特征在于：所述湿度变化的驱动湿度源包括水、甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)。

5.如权利要求1-4任一项所述的一种离子交换膜型多刺激源响应柔性驱动器的制备方法，其特征在于：包括以下具体步骤：

(1)制备改性离子交换膜层：将离子交换膜溶液与有机溶剂、碳纳米材料混合，搅拌和超声处理使碳纳米材料充分分散均匀，然后将得到的分散液滴铸在衬底上烘干形成改性离子交换膜；

(2)组装柔性复合膜：将步骤(1)得到的改性离子交换膜与聚合物薄膜组合成双层结构，以此形成多刺激源响应的柔性复合膜。

6.根据权利要求5所述的一种离子交换膜型多刺激源响应柔性驱动器的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中离子交换膜溶液、有机溶剂和碳纳米材料的质量比为1-10:1:0.01-1，所述改性离子交换膜层的厚度为20-100μm；所述步骤(2)中聚合物薄膜层的厚度为20-100μm。

7.根据权利要求5所述的一种离子交换膜型多刺激源响应柔性驱动器的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中有机溶剂为乙醇、丙醇、异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)中的一种或多种；所述碳纳米材料为羟基化碳纳米材料，且离子交换膜溶液、有机溶剂、碳纳米材料加热混合后，在冰浴中超声处理0.5-2小时进行分散，然后经过真空处理后再滴铸在衬底上。

8.根据权利要求5所述的一种离子交换膜型多刺激源响应柔性驱动器的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中衬底为玻璃基板衬底；烘干温度为40-80℃；分散液在衬底上烘干后，将去离子水滴于衬底上使改性离子交换膜层脱落。

9.根据权利要求5所述的一种离子交换膜型多刺激源响应柔性驱动器的制备方法，其特征在于：将所述步骤(2)中得到的柔性复合膜沿聚合物薄膜PE的热膨胀伸缩方向呈现不同的角度裁切为样条形状。

10.如权利要求1-4任一项所述的一种离子交换膜型多刺激源响应柔性驱动器在传感器、远程开关、柔性机器人以及仿生领域的应用。