[发明专利]一种快速响应自传感多形形状记忆软体驱动器及其制备方法和应用

说明书

本发明属于形状记忆智能高聚合物、多功能纳米软体复合材料技术领域，公开一种快速响应自传感多形形状记忆软体驱动器及其制备方法和应用。所述驱动器包括纳米物质光电层和多形状记忆高分子电纺层，所述软体驱动器是先将高分子聚合物溶于有机溶剂中形成高分子溶液，通过静电纺丝法将其纺织得到纳米纤维；将纳米物质加入去离子水，经过超声分散得到纳米物质溶液；将纳米物质溶液经过纳米纤维进行抽滤，在40～80℃烘干制得，所述纳米物质包括MXenes或/和碳纳米管。本发明的制备方法简单，制备的驱动器的导电率、光热效果好、响应时间短、具有自传感功。适合用于人造关节、智能驱动、软体机器人技术领域中的应用。

技术领域

本发明属于形状记忆智能高聚合物、多功能纳米软体复合材料、软体机器人技术领域，更具体地，涉及一种快速响应自传感多形形状记忆软体驱动器及其制备方法和应用。

背景技术

软体驱动器由柔性纳米材料制备而成，通常能够对湿度、温度、电、热、光的刺激作出特定的响应，通常包括弯曲的角度，形状的大小等的变化，具有柔软、易变形、质量轻、体积小、响应快、适应性强等特点，在人造肌肉、软体机器人、光学装置等方面有应用。

目前，软体驱动器只能对刺激做出比较小的形变，或是以弯曲变形来响应刺激，又或者是多次的往复弯曲。(Li Q,Liu C,Fan S.Programmable and functionalelectrothermal bimorph actuators based on large-area anisotropic carbonnanotube paper[J].Nanotechnology,2018,29(17):175503.)同时，传统的复合驱动器的制备，对高分子与纳米物质的结合力有较高的要求。而且，传统驱动器的驱动性能只能通过典型的摄像系统和图像处理技术获得，这种性能评判的效率低、复杂，并且在照明条件恶劣时不适合使用。(Chen L,Weng M,Zhou P,et al.Graphene-Based Actuator withIntegrated-Sensing Function[J].Advanced Functional Materials,2019,29(5):1806057.)。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本发明首要目的在于提供一种快速响应自传感多形形状记忆软体驱动器。

本发明的另一目的在于提供上述快速响应自传感多形形状记忆软体驱动器的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述快速响应自传感多形形状记忆软体驱动器的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种快速响应自传感多形形状记忆软体驱动器，所述快速响应自传感多形形状记忆软体驱动器包括纳米物质光电层和多形状记忆高分子电纺层，所述软体驱动器是先将高分子聚合物溶于有机溶剂中形成高分子溶液，通过静电纺丝法将其纺织得到纳米纤维；将纳米物质加入去离子水，经过超声分散得到纳米物质溶液；将纳米物质溶液经过上述纳米纤维进行抽滤，在40～80℃烘干制得，所述纳米物质包括MXenes或/和碳纳米管。

优选地，所述静电纺丝法的条件：电压为15～25kV，高分子溶液挤出速度为0.11～0.2ml/min，滚筒为转速50～100r/min，纺丝距离为10～18cm。

优选地，所述MXenes为Ti₂C或/和Ti₂C₃，碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管或经体积比为1：3的硝酸：浓硫酸改性的碳纳米管中的一种以上；所述碳纳米管的直径为2～20nm。

优选地，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、丙酮或四氢呋喃中的任意两种。

优选地，所述高分子聚合物为具有两个具有独立转变温度的高分子。