[发明专利]一种紫外光诱导梯度结构的杂化材料、制备方法及其在响应性形状转变方面的应用

权利要求书

1.一种紫外光诱导梯度结构的杂化材料，其特征在于，其是由光敏基团接枝的弹性体材料和碳纳米材料复合形成的膜材料；

其中：所述光敏基团为用于发生光二聚反应的基团，弹性体材料的基体为含有孤立双键的弹性体，所述光敏基团接枝的弹性体材料与碳纳米材料的质量比为1:0.001-1:0.2；

所述光敏基团选自香豆素基团，蒽基团，查尔酮基团或肉桂酸酯基团中任意一种或几种；

所述弹性体材料的基体选自顺丁橡胶、SBS、SIS、SIBS、丁腈橡胶、丁苯橡胶、天然橡胶或EPDM中任一种；

所述光敏基团接枝的弹性体通过以下步骤制备得到：(1)将含有孤立双键的弹性体和巯基羧基化合物溶解在有机溶剂中，搅拌均匀后，加入光引发剂，在紫外光照的条件下发生巯烯点击反应，得到羧基接枝后的改性弹性体；其中：巯基羧基化合物为分子结构中同时含有羧基和巯基的化合物；(2)将羧基接枝后的改性弹性体和含羟基、环氧或氨基中任一种基团以及光敏基团的化合物溶解在有机溶剂中，在20-120℃的温度下反应，得到光敏基团接枝的弹性体材料。

2.根据权利要求1所述的紫外光诱导梯度结构的杂化材料，其特征在于，巯基羧基化合物和弹性体中孤立双键的摩尔比为0.01：1-1：1；含光敏基团的化合物中的羟基、环氧或氨基与羟基接枝后的改性弹性体上的羟基的摩尔比为0.01：1-1：1。

3.根据权利要求2所述的紫外光诱导梯度结构的杂化材料，其特征在于，步骤(1)中，所述巯基羧基化合物选自巯基乙酸、3-巯基丙酸、4-巯基丁酸、6-巯基己酸、7-巯基庚酸、8-巯基辛酸、11-巯基十一烷酸或16-巯基十六烷基酸中任一种。

4.根据权利要求1所述的紫外光诱导梯度结构的杂化材料，其特征在于，碳纳米材料选自纳米管、石墨烯、C60或氧化石墨烯中任意一种或几种。

5.一种根据权利要求1所述的紫外光诱导梯度结构的杂化材料的制备方法，其特征在于，将光敏基团接枝的弹性体材料与碳纳米材料按比例溶解在有机溶剂中，分散均匀后，利用浇注法成膜，再烘干除去有机溶剂制得膜材料，即紫外光诱导梯度结构的杂化材料。

6.一种根据权利要求1所述的紫外光诱导梯度结构的杂化材料在热响应性或红外光响应性形状转变方面的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，应用方法具体如下：首先将紫外光诱导梯度结构的杂化材料在加热的条件下预拉伸，使得拉伸率在10％～断裂伸长率之间，之后降至室温，获得复合材料膜，然后用大于300nm波长的紫外光照射复合材料膜，形成垂直方向的梯度结构；或根据需要加入图案的模板，对膜的结构进行水平方向的选择性设计，获得水平方向的梯度结构；紫外光照射后的膜进行加热或者红外光照射处理，实现形状转变。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，加热的温度在60-120℃之间。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，用小于300nm紫外光照射或在150～200℃的温度下擦除杂化材料形成的梯度结构，膜恢复到原始形状。

10.一种根据权利要求1所述的紫外光诱导可逆梯度结构的杂化材料在溶剂响应性形状转变方面的应用。

11.根据权利要求10所述的应用，其特征在于，其应用方法如下步骤：

首先将紫外光诱导梯度结构的杂化材料用大于300nm波长的紫外光照射，形成垂直方向的梯度结构；亦可根据需要加入图案的模板，对膜的结构进行水平方向的选择性设计，获得水平方向的梯度结构；将紫外光照射后的膜浸泡在良溶剂中，待溶胀平衡后，膜出现向光照方向卷曲的现象，之后取出，浸泡在不良溶剂中，卷曲膜恢复到原始的平整状态。