柔性石墨烯基双层复合薄膜的制备与光响应研究

发布时间：2020-04-25 02:46

【摘要】：光刺激由于其非接触式的,精准的远程控制,使得光驱微型机器人在新型微生物机器人或生物微型发动机中引起越来越多的关注。石墨烯优异的光热转化性质使其在光响应性刺激反应材料的应用中具有极大的意义。本论文以石墨烯纳米片(GNP)、氧化还原石墨烯(RGO)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为基础材料,并进一步与其他高分子材料(热膨胀微球(TEM)和静电纺丝素蛋白膜(SF))结合,制备出两种具有不同近红外光(NIR)响应性变形规律的双层复合物薄膜,GNPs-PDMS/PDMS双层复合膜和RGO-TEM-SF-PDMS/PDMS双层复合膜。并根据它们不同的变形规律设计了其在不同领域的应用实例。本文的主要工作集中在以下三个部分:(1)GNPs-PDMS/PDMS双层复合膜的制备及变形规律的研究本文通过在GNPs/PDMS薄层上旋涂一层PDMS来制作出GNPs-PDMS/PDMS双层复合膜。石墨烯优异的光热转换性质,在近红外光照射时,将光能转化为热,传递到双层膜上。双层复合膜向热膨胀系数较小的一侧弯曲。且研究发现当NIR向GNPs/PDMS层一侧照射时,双层致动器出现两段式弯曲变形。本文对影响双层复合薄膜变形效果的因素进行了研究。(2)RGO-TEM-SF-PDMS/PDMS双层复合膜的制备及变形规律的研究本文通过简单的刮涂法制作出RGO-TEM-SF-PDMS/PDMS双层复合膜。同样利用石墨烯优异的光热转化性质,在近红外光照射时,将光能转化为热,传递到双层膜上。热膨胀微球受热发生剧烈的膨胀,体积增大至原来的几十倍,RGO/TEM/SF/PDMS层和PDMS层产生较大的热膨胀系数差异,而发生较大的弯曲变形。且该弯曲变形状态能很好的保持。静电纺丝素蛋白的加入,该致动器的机械性能有了明显的提高。本文对影响该双层复合膜的变形效果的因素进行了研究。(3)GNPs-PDMS/PDMS双层复合膜和RGO-TEM-SF-PDMS/PDMS双层复合膜的应用根据GNPs-PDMS/PDMS双层复合膜光响应迅速且变形可逆的特性,拟设计了一种类似机械手的抓爪,该双层致动器可应用在生物医学领域,如药物运输,植入医疗机器人等。RGO-TEM-SF-PDMS/PDMS被制作成一种活动铰链,能将平面的2D结构转变为三维结构,并且能通过调节铰链的长度实现不同程度的偏转变形,从而构建更复杂的三维结构。这有望于在空间可展开的结构,自主装等领域得到应用。
【图文】：

图 1 光致变形高分子材料原理Fig.1 Principles of photodeformable Polymer Materials化作用 当将少量的光致变色分子如偶氮苯，二

图 2 偶氮苯发色团的光异构化和含偶氮苯的 CLCP 的光化学相变的示意图ematic diagram demonstrating photoisomerization of the azobenzene chromical phase transition of the azobenzene-containing CLCPs
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.2

【参考文献】

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本文编号：2639703