[发明专利]一种近红外光响应的双层膜的制备方法及双层膜驱动器

说明书

本发明涉及功能膜的制备领域，尤其是一种近红外光响应的双层膜的制备方法及双层膜驱动器。其中，近红外光响应的双层膜的制备方法包括如下步骤：提供基底；将聚二甲基硅氧烷溶液和正己烷溶液混合，以得到第一混合溶液；在所述基底的表面上涂覆所述第一混合溶液，获得柔性薄膜；对所述柔性薄膜的表面进行处理，使得所述柔性薄膜的表面具有亲水性；将金纳米棒和氮‑异丙基丙烯酰胺溶液混合，以得到第二混合溶液；在所述柔性薄膜具有亲水性的表面涂覆第二混合溶液，获得驱动薄膜；剥离所述基底，以得所述近红外光响应的双层膜。本发明所述制备方法，工艺简单，反应条件温和，对设备要求低，制备成本低，易于实现，具有较强的推广与应用价值。

技术领域

本发明涉及功能膜的制备领域，尤其是一种近红外光响应的双层膜的制备方法及双层膜驱动器。

背景技术

随着人类社会的不断发展和机器人科学、自动控制理论的不断进步，人类对于仿生设备、软体机器人的需求不断提升。在人类不宜涉足的极端和危险的环境中，软体机器人为人类提供了很大的便利，并且在医疗服务、工业生产、军事侦察和运动探险等领域有着很好的应用前景。软体机器人作为一种新型的仿生机器人正在被广泛研究，它们是受自然界中章鱼、水母、鳐鱼等软体结构生物的启发，利用其柔性的结构实现可控的运动并适应复杂多变的自然环境。通过模仿柔性生物的肌肉(驱动)，皮肤(障碍物)和器官(传感器)等，采用软体材料，设计构建了多种方式驱动的软体机器人。但目前对软体机器人的研究仍然处于起步阶段，其驱动方式和运动操控仍然是制约其发展的关键。目前对于软体机器人的驱动存在驱动部件复杂或驱动效率低的问题，另外对于仿生软体机器人的驱动部件的制备也面临着一定的挑战。因此亟需提出一种新的驱动方式来解决现有技术中的不足。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种近红外光响应的双层膜的制备方法，旨在克服现有技术的缺陷，所述近红外光响应的双层膜可应用于仿生软体机器人的驱动部件的制备，同时为所述仿生软体机器人提供了一种新的驱动方式，此外，本发明还提供了一种双层膜驱动器，采用上述制备方法可以制得近红外光响应的双层膜，通过利用近红外光响应的双层膜作为驱动部件，集成于仿生软体机器人中，可驱动其进行可控运动。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种近红外光响应的双层膜的制备方法，包括如下步骤：提供基底；将聚二甲基硅氧烷溶液和正己烷溶液混合，以得到第一混合溶液；在所述基底的表面上涂覆所述第一混合溶液，获得柔性薄膜；对所述柔性薄膜的表面进行处理，使得所述柔性薄膜的表面具有亲水性；将金纳米棒和氮-异丙基丙烯酰胺溶液混合，以得到第二混合溶液；在所述柔性薄膜具有亲水性的表面涂覆所述第二混合溶液，获得驱动薄膜；剥离所述基底，以得所述近红光外响应的双层膜。利用所述制备方法在聚二甲基硅氧烷膜层上沉积了含金纳米棒的聚氮-异丙基丙烯酰胺膜层，由于金纳米棒具有光热效应，结合聚氮-异丙基丙烯酰胺膜层的温敏响应特性，在近红外光照射下，金纳米棒产生的光热效应将会诱导聚氮-异丙基丙烯酰胺链段收缩，而聚二甲基硅氧烷膜层没有响应，因此聚氮-异丙基丙烯酰胺膜层的收缩会导致双膜层由凹形逐渐变平再变为向上拱起，即双层膜发生形变，所述制备方法克服了现有技术的缺陷，工艺简单，反应条件温和，对设备要求低，制备成本低，易于实现，对环境友好，实用性强，具有较强的推广与应用价值。

可选地，所述在所述基底的表面上涂覆所述第一混合溶液，获得柔性薄膜，包括如下步骤：在所述基底的表面上涂覆所述第一混合溶液，所述表面为平滑表面；平铺所述第一混合溶液得到第一混合溶液层，使得所述第一混合溶液层的厚度均匀；固化所述第一混合溶液层，获得柔性薄膜。

可选地，所述平铺所述第一混合溶液得到第一混合溶液层，使得所述第一混合溶液层的厚度均匀，包括如下步骤：旋转所述基底，利用离心力使所述第一混合溶液层平铺在所述基底的表面上，得到所述第一混合溶液层；检查所述表面上的所述第一混合溶液层的分布情况；若所述第一混合溶液层在所述表面上均匀分布，则获得厚度均匀的所述第一混合溶液层。