[发明专利]基于化学键交联调控的水致变色纤维人工肌肉及其制备方法及应用

权利要求书

1.基于化学键交联调控的水致变色纤维人工肌肉的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将长度40 cm的毛发纤维用0.5 wt%的十二烷基硫酸钠溶液浸泡1小时，清洗表面油脂及污渍；

步骤2：将所述步骤1中的毛发纤维用去离子水冲洗干净，室温干燥备用；

步骤3：将清洗干净的毛发纤维进行加捻；

步骤4：将所述步骤3中加捻的毛发纤维两端固定，避免其解捻，用巯基乙酸铵溶液浸泡，然后用去离子水冲洗干净，通过还原反应将毛发纤维中的二硫键打开；

步骤5：将所述步骤4得到的毛发纤维用月桂基胺氧化物溶液浸泡，用去离子水冲洗干净，通过氧化反应将打开的二硫键重组，从而实现纤维捻度的固定；

步骤6：将所述步骤5中得到的毛发纤维人工肌肉取下，即得到旋转型纤维人工肌肉；

步骤7：将所述步骤3中加捻的毛发纤维围绕芯轴卷绕固定，卷绕方向与加捻方向一致时得到收缩型人工肌肉；卷绕方向与加捻方向相反时得到伸长型人工肌肉；

步骤8：将所述步骤7中得到的纤维用巯基乙酸铵溶液浸泡，通过还原反应将毛发纤维中的二硫键打开；

步骤9：将所述步骤8得到的毛发纤维用月桂基胺氧化物溶液浸泡，通过氧化反应将打开的二硫键重组，从而实现纤维捻度和螺旋结构的固定，得到伸缩型纤维人工肌肉；

或：将所述步骤6、9中得到的纤维人工肌肉浸泡于水致变色染料中染色，得到水致变色纤维人工肌肉；所述水致变色染料包括但不限于氯化钴、荧烷染料、氯化铜金属离子、溶剂变色染料中的一种。

2.根据权利要求1所述的基于化学键交联调控的水致变色纤维人工肌肉的制备方法，其特征在于，所述纤维人工肌肉的捻度通过材料内部化学键氧化还原反应的定型方式固定。

3.根据权利要求1所述的基于化学键交联调控的水致变色纤维人工肌肉的制备方法，其特征在于，所述旋转型纤维人工肌肉通过加捻，氧化还原定型的过程获得；加捻方式为顺时针“S”型加捻或逆时针“Z”型加捻。

4.根据权利要求1所述的基于化学键交联调控的水致变色纤维人工肌肉的制备方法，其特征在于，所述伸缩型纤维人工肌肉通过加捻、绕棒、氧化还原定型的过程获得，其中卷绕方向与加捻方向一致时，为同手性“ZZ”或“SS”型；卷绕方向与加捻方向相反时，为异手性“ZS”或“SZ”型。

5.根据权利要求1所述的基于化学键交联调控的水致变色纤维人工肌肉的制备方法，其特征在于，还原过程所用试剂为浓度600 mM的巯基乙酸铵溶液，氧化过程所用试剂为浓度为130 mM的月桂基胺氧化物溶液。

6.根据权利要求5所述的基于化学键交联调控的水致变色纤维人工肌肉的制备方法，其特征在于，所述还原时间为18 min，氧化时间为10 min。

7.根据权利要求1所述的基于化学键交联调控的水致变色纤维人工肌肉的制备方法，其特征在于，染色过程所用水致变色染料浓度为100 mM。

8.根据权利要求1所述的基于化学键交联调控的水致变色纤维人工肌肉的制备方法，其特征在于，所述毛发纤维包括动物毛发、人头发，其中动物毛发包括但不限于羊毛、马尾、貂绒、牦牛毛、猪鬃中的一种。

9.一种基于化学键交联调控的水致变色纤维人工肌肉，其特征在于，由权利要求1-8任一项方法制备得到。

10.权利要求9所述的基于化学键交联调控的水致变色纤维人工肌肉的应用，其特征在于：用于制备水致变色智能服装、湿度计或变色软体机器人。