[发明专利]一种MXene纳米液晶复合软体致动器及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种MXene纳米液晶复合软体致动器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，制备具有高光热转化效率的超薄MXene纳米片，对其表面依次进行硅层包覆、对硅层表面进行氨基改性、加入可聚合苯甲酸单体进行酰胺化反应从而获得表面功能化的可聚合MXene纳米单体，其中，所述可聚合苯甲酸单体为端基带有羧基和丙烯酸酯双键的可聚合苯甲酸单体；

步骤2，将上述制备的可聚合MXene纳米单体与可聚合液晶单体、扩链剂、交联剂、催化剂、引发剂按预定比例于溶剂中混合均匀，经脱泡后倒入管状模具中进行第一阶段聚合反应，待第一阶段聚合反应结束后进行干燥处理以除去溶剂，脱模后获得管状预聚体，其中，所述可聚合液晶单体包括单反应官能度液晶单体和双反应官能度液晶单体中的一种或几种，相变温度为30℃～180℃，所述交联剂选自三巯基单体和四巯基单体中的一种或多种，所述扩链剂为二巯基单体，所述的催化剂用于第一阶段聚合反应，所述的催化剂为二丙胺、三乙胺或正己胺，所述引发剂为光引发剂用于引发第二阶段光聚合反应；

步骤3，将上述获得的预聚体沿长轴方向进行单轴拉伸，并在拉伸状态下进行第二阶段光聚合反应，得到MXene纳米液晶复合软体致动器；

所述可聚合液晶单体选自式(I)或(Ⅱ)的化合物中的一种或任意比例的多种，

式(I)和(Ⅱ)中，A为芳香族环或脂环烷，B为芳香族环或脂环烷，A或B为芳香族环时，所述A或B为1,4-苯环、2-5-嘧啶环或1,2,6-萘环，所述A或B为脂环亚烷时，所述A或B为反-1，4-环己亚烷，当A或B含有侧基时，所述侧基为卤素、氰基或甲基；x，y分别为0～4，x，y不同时为0；Z为酯基、炔基、烷烃基、氮氮双键或醚键；R1为含有1～16个碳原子的亚烷基；R2为含有1～16个碳原子的烷基、含有1～16个碳原子的丙烯酰氧基、含有1～16个原子的硅氧烷基、酯基、氰基、卤素、异硫氰基或硝基。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超薄MXene纳米片为Ti₃C₂T_x、Ti₂CT_x、Ti₄N₃T_x、Ti₃CNT_x、Mo₂TiC₂T_x、Nb₂CT_x或V₂CT_x，所述超薄MXene纳米片的单片横向尺寸为300nm～10μm；

所述可聚合MXene纳米单体、可聚合液晶单体、扩链剂、交联剂、催化剂、引发剂的质量份数的比为：(0～1.5):(60.0～80.0):(0～22.0):(0.5～25.0):(0.1～2.0):(0.5～3.0)，所述可聚合MXene纳米单体、扩链剂均不为0；

所述可聚合液晶单体中丙烯酰氧基的总摩尔量与所述扩链剂和所述交联剂中巯基总摩尔量之比为(4～21):(3～20)；所述交联剂与所述扩链剂的摩尔比为1:(0～19)；

所述溶剂沸点不高于130℃，所述溶剂为甲苯、二氯甲烷、四氢呋喃和三氯甲烷中的一种或任意比例的多种。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅层的厚度为15nm～200nm；

对硅层表面进行氨基改性所使用的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷或N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷；所述可聚合苯甲酸单体为4-(6-(丙烯酰氧基)己氧基)苯甲酸、4-(4-(丙烯酰氧基)丁氧基)苯甲酸或4-(6-(丙烯酰氧基)己氧基)-2-氟苯甲酸；

所述交联剂为3-巯基丙酸-2-乙基-2-[(3-巯基-1-氧代丙氧基)甲基]-1,3-丙二酯和/或四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯；

所述二巯基单体为2,2-(亚乙基二氧基)二乙硫醇(EDDET)、1,3-丙二硫醇和1,6-己二硫醇中的一种或多种。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述可聚合液晶单体选自下式中的一种或多种：