[发明专利]响应致动器件、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种响应致动器件、制备方法及应用，属于智能传感响应技术领域。本发明的多重刺激响应致动器件，依次包括nafion薄膜层，石墨烯层，和PDMS层。本发明的对湿度准确响应致动器件，依次包括nafion薄膜、单层PI、双层PI和PET。本发明的多重刺激响应致动器件，能够实现对热、电和湿度的多重刺激地响应致动；本发明的对湿度准确响应致动器件，能够实现对湿度的准确响应，可应用在无源湿度传感器中，制备方法简便。

技术领域

本发明属于智能传感响应技术领域，具体涉及一种多重刺激响应致动器件、对湿度准确响应致动器件、制备方法及应用。

背景技术

湿度响应致动器的种类比较多，基于石墨烯、碳纳米管、壳聚糖、聚吡咯、聚乙烯醇等，目前的材料基本上能实现多种形变。nafion薄膜对于湿度存在快速的响应，同时耐久性高，相较于以上应用于湿度响应制动器的材料具有易获取、循环寿命好、稳定性高的优点。但是目前基于Nafion薄膜的湿度致动器的报道目前还较少。2018年东华大学发表了《基于分子通道驱动的变形-变色多功能致动薄膜》(“Molecular-ChannelDriven Actuator withConsiderations for MultipleConfigurations and Color Switching”)，发表于《自然》(Nature)子刊《自然·通讯》(Nature Communications)，DOI:10.1038/s41467-018-03032-2)，公开了一种基于nafion薄膜与PET的双层结构乙醇蒸汽响应致动材料，能够响应乙醇蒸汽和水蒸气，并发生形变；但是，文中并未测试该双层致动材料在不同湿度下响应形变情况，同时该复合材料也不存在多重刺激的响应。

柔性智能材料在近年来取得了巨大的进展，对于响应的速度、准确度，多重刺激响应都提出了越来越高的要求。由于目前的致动器活性层主要为石墨烯、MXene、纸基等材料，在多次的吸水脱水过程中材料稳定性不够，同时吸水量难以控制，因此目前报道的绝大部分湿度响应材料，对于湿度的响应准确性仍然存在着很大的进步空间。

发明内容

本发明目的是提供一种响应致动器件、制备方法及应用，能够实现对热、电和湿度的多重刺激地响应致动，实现对湿度的准确响应，可应用在无源湿度传感器中，制备方法简便。

具体地说，一方面，本发明提供了一种多重刺激响应致动器件的制备方法，包括：

将双面PI胶带粘贴在干净的载玻片上，再将nafion薄膜粘贴在双面PI胶带上；

将单面PI胶带粘贴在所述nafion薄膜上，并覆盖整个载玻片，将其放置在二氧化碳激光器中，通过激光在单面PI胶带上得到PI激光致石墨烯层；

通过旋涂方式将PDMS均匀地涂敷在所述PI激光致石墨烯层上，形成粘附在载玻片上的复合材料薄膜；所述PDMS由PDMS的主剂和固化剂混合，静置除去气泡后得到；

将得到的复合材料薄膜进行干燥，将nafion薄膜、PI激光致石墨烯和PDMS三层结构的复合材料从双面PI胶带上揭下，得到多重刺激响应致动器件。

进一步的，所述通过激光得到PI激光致石墨烯层的激光加工速度为100～300mm/s，加工功率为7.5～9.5瓦；所述通过旋涂方式将混合后的PDMS均匀地涂敷在PI激光致石墨烯层上的旋涂转速为400～5000rpm。

另一方面，本发明还提供一种多重刺激响应致动器件的制备方法，包括：

将双面PI胶带粘贴在干净的载玻片上，再将nafion薄膜粘贴在双面PI胶带上；

将石墨烯水溶液沉积在nafion薄膜上，待其干燥形成石墨烯层；

通过旋涂方式将PDMS均匀地涂敷在所述石墨烯层上，形成粘附在载玻片上的复合材料薄膜；所述PDMS由PDMS的主剂和固化剂混合，静置除去气泡后得到；