CN106977649A - 一种变形可控的水凝胶致动器制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种变形可控的水凝胶致动器及其制备方法，该变形可控的水凝胶致动器由无机纳米材料、聚异丙基丙烯酰胺和水组成，在厚度方向上无机纳米材料浓度分布不均匀，形成非对称的异质结构，在平面方向上，这种不均匀的非对称结构可以按照需求任意图案化，从而实现温度触发的各种可逆变形。将异丙基丙烯酰胺单体、引发剂和无机纳米材料混合，形成均匀的预凝胶，将预凝胶倒在长方形模具里，在预凝胶表面覆盖一层掩模板，接着蒸发部分水分诱导无机纳米材料浓度在暴露区域的厚度方向上分布不均匀，然后原位聚合固定图案化不均匀结构，从而形成变形可控的水凝胶致动器。该方法简单可行，易于实现，该变形可控的水凝胶致动器可用于软机器人、药物输送、微流体阀门、人工肌肉。

Description

一种变形可控的水凝胶致动器制备方法
技术领域
本发明涉及水凝胶科学与技术领域，特别是涉及水凝胶致动器的制备。
背景技术
聚合物水凝胶具有三维聚合物网络结构，聚合物分子链之间以共价键或非共价键的形式交联在一起，聚合物网络被大量水所填充，因此，聚合物水凝胶具有固定的形状，能够吸水溶胀，但不会溶于水。而刺激响应水凝胶除了具备水凝胶以上特点外，还具有独特的环境刺激响应的溶胀和去溶胀行为。水凝胶制动器是一种受到外界刺激变化时(比如光、电、温度、PH、磁场、离子、湿度等)，形状和尺寸会发生可逆变化的智能水凝胶。这种独特的刺激响应性，使得水凝胶制动器在软机器人、药物输送、微流体阀门、人工肌肉等方面具有很好的应用前景。
水凝胶致动器的可逆变形经历了三个发展阶段：收缩/膨胀，弯曲/伸直，螺旋/去螺旋。收缩/膨胀变形是由于水凝胶结构均匀，在各个方向具有相同的变形能力，内部产生均匀的应力，从而显示出各向同性的形状变化。弯曲/伸直变形是由于水凝胶在厚度方向结构不均匀，在厚度方向具有不同的变形能力，出现应力差，使得水凝胶发生弯曲/伸直变形。螺旋/去螺旋变形是水凝胶在厚度方向和垂直于厚度方向结构不均匀，在多个方向具有不同的变形能力，从而显示出复杂的三维变形能力。因此，设计和调控水凝胶内部的不均匀结构是操控水凝胶变形的关键所在。
最初，研究人员采用分步聚合一层响应水凝胶和一层非响应水凝胶形成双层结构，开启了可弯曲变形的水凝胶致动器之旅。由于这种双层结构中两层水凝胶之间的结合力差，在刺激响应弯曲/伸直变形过程中易于分层，这严重制约了水凝胶致动器的应用和发展。为了解决易分层的问题，一些文献最近报道了调控水凝胶内部不均匀结构的其他方法，包括：1)通过离子印刷术改变聚电解质水凝胶的局部交联密度，2)通过电泳方法在水凝胶内部形成带电粒子浓度梯度，3)通过旋转磁场调控水凝胶内部磁性组分的定向排列。由于这些水凝胶包含的聚合物成分只有一种，因此避免了弱界面的形成，解决了水凝胶分层的问题。但是，这些制备方法较为复杂，所制备的水凝胶变形模式单一且可控性较差。因此开发一种简单的方法来设计和调控水凝胶内部的不均匀结构，从而实现水凝胶致动器变形方式多样化和变形方向可控仍然是一个急需解决的问题。
发明内容
在腐竹生产过程中，水分从热的黄豆浆表面蒸发时，黄豆胶体颗粒浓度变得不均匀，表层的黄豆胶体颗粒浓缩形成一层腐竹膜，内部仍然保持了低的胶体颗粒浓度。受这一现象的启发，本发明创造性地提供了一种变形可控的水凝胶致动器的简单制备方法，解决了上述技术问题。
一种变形可控的水凝胶致动器，其特征在于：所述水凝胶致动器主要包含无机纳米材料、聚异丙基丙烯酰胺和水；在厚度方向上无机纳米材料浓度分布不均匀，一侧浓度高，另一侧浓度低，在平面方向上，这种不均匀的非对称结构可以按照需求任意图案化；当水温变化时，该水凝胶致动器在水中能够发生图案指定的多种可逆变形。
变形可控的水凝胶致动器的制备步骤包括：
(1)将无机纳米材料分散在水中，形成均匀分散液；
(2)在步骤(1)的分散液中先后加入异丙基丙烯酰胺单体，搅拌溶解，接着加入引发剂，搅拌溶解，然后在冰浴下加入催化剂，搅拌溶解，得到含有无机纳米材料、异丙基丙烯酰胺、引发剂、催化剂的预凝胶；
(3)将步骤(2)的预凝胶倒入长方形模具中，将模具放在可通气体的容器中，在预凝胶表面覆盖掩模板，接着缓慢通入氮气，使得在掩模板缝隙处裸露的预凝胶表面水分部分蒸发，从而诱导该区域无机纳米材料浓度在厚度方向上不均匀，即蒸发表面浓度高，底部浓度低；
(4)将步骤(3)蒸发处理的预凝胶在室温静置完成聚合，即得到变形可控的水凝胶致动器，在平面方向上的图案指定水凝胶致动器的变形样式和变形方向。
步骤(1)中所述的无机纳米材料包括硅酸镁锂粘土、蒙脱土、层状双氢氧化物、氧化石墨烯、碳酸钙纳米颗粒、四氧化三铁纳米颗粒中的一种或几种。
引发剂选自过硫酸钾、过硫酸铵、2,2-二乙氧基苯乙酮中的一种或几种；催化剂为四甲基乙二胺。
无机纳米材料的质量百分比浓度为0.5-8％，异丙基丙烯酰胺的质量百分比浓度为4-15％，引发剂的质量为异丙基丙烯酰胺质量的1-8％，催化剂的质量为异丙基丙烯酰胺质量的1-8％。
所述步骤(1)具体为：将无机纳米材料搅拌分散在水中，形成均匀分散液；在所述分散液中先后加入异丙基丙烯酰胺单体，引发剂，搅拌溶解，然后在冰浴下加入催化剂，搅拌溶解。
该方法能够在厚度方向上诱导无机纳米材料浓度不均匀，在蒸发一侧无机纳米材料浓度高，在另一侧无机纳米材料浓度低。
步骤(2)中所述的掩模板的几何形状可根据需要改变，从而调控水凝胶制动器在平面方向上的图案。优选地，包括表面无图案、与水凝胶致动器长边成 0°夹角的条纹图案、与水凝胶致动器长边成45°夹角的条纹图案、与水凝胶致动器长边成90°夹角的条纹图案、与水凝胶致动器长边成135°夹角的条纹图案、暴露区域短的分段图案、暴露区域长的分段图案。
所述的水凝胶致动器具有温度变化触发变形的能力，当水温大于32℃时，水凝胶致动器在水中开始变形。
步骤(3)中所述的表面图案指定水凝胶致动器变形样式和变形方向，包括 1)表面无图案指定全局弯曲，2)与水凝胶致动器长边成0°夹角的条纹图案指定水凝胶致动器沿着短边弯曲，3)与水凝胶致动器长边成45°夹角的条纹图案指定水凝胶致动器右手螺旋，4)与水凝胶致动器长边成90°夹角的条纹图案指定水凝胶致动器沿着长边弯曲，5)与水凝胶致动器长边成135°夹角的条纹图案指定水凝胶致动器左手螺旋，6)暴露区域短的分段图案指定水凝胶致动器定点折叠，7)暴露区域长的分段图案指定水凝胶致动器局部弯曲。
指定就是决定的意思，具体说就是，表面图案不同，变形不同；通过控制图案，可以控制变形，即图案种类指定变形的样式。
所述的水凝胶致动器的变形可逆，当水温小于32℃时，水凝胶致动器在水中恢复到原来的形状。
该方法制备工艺简单易行，适用于各种无机纳米材料/聚异丙基丙烯酰胺纳米复合水凝胶，能够按需设计调控纳米复合水凝胶的不均匀结构，从而方便地操控水凝胶的变形样式和变形方向，另外，由于所包含的聚合物成分只有一种，不会发生界面分层现象，具有优异的结构稳定性。所制备的水凝胶致动器可用于软机器人、药物输送、微流体阀门、人工肌肉等领域。
附图说明
图1为形成本发明水凝胶致动器所使用的掩模板。
a)形成0°夹角条纹图案水凝胶致动器所使用的掩模板，b)形成45°夹角条纹图案水凝胶致动器所使用的掩模板，c)形成90°夹角条纹图案水凝胶致动器所使用的掩模板，d)形成135°夹角条纹图案水凝胶致动器所使用的掩模板，e) 形成暴露区域短的分段图案水凝胶致动器所使用的掩模板，f)形成暴露区域长的分段图案水凝胶致动器所使用的掩模板。黄色虚线框代表模具。
图2为变形可控的水凝胶致动器的结构和变形示意图。
a)表面无图案的水凝胶致动器，b)形成0°夹角条纹图案水凝胶致动器所使用的掩模板，c)形成45°夹角条纹图案水凝胶致动器，d)形成90°夹角条纹图案水凝胶致动器，e)形成135°夹角条纹图案水凝胶致动器，f)形成暴露区域短的分段图案水凝胶致动器，g)形成暴露区域长的分段图案水凝胶致动器。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实例1：表面无图案指定全局弯曲变形的水凝胶致动器
(1)将硅酸镁锂粘土通过磁力搅拌分散在水中，形成均匀分散液。
(2)在步骤(1)的分散液中先后加入异丙基丙烯酰胺单体，搅拌溶解，接着加入过硫酸钾引发剂，搅拌溶解，然后在冰浴下加入四甲基乙二胺催化剂，搅拌溶解，得到含有硅酸镁锂粘土、异丙基丙烯酰胺、过硫酸钾、四甲基乙二胺的预凝胶，其中硅酸镁锂粘土的浓度为4％，异丙基丙烯酰胺的浓度为4％，过硫酸钾的质量为异丙基丙烯酰胺质量的1％，四甲基乙二胺的质量为异丙基丙烯酰胺质量的1％。
(3)将步骤(2)处理的预凝胶倒入1毫米厚的长方形模具中，将模具放在可通气体的容器中，缓慢通入氮气6小时，使得预凝胶表面的水分部分蒸发，从而诱导硅酸镁锂粘土浓度在厚度方向上不均匀，即表面浓度高，底部浓度低。
(4)将步骤(3)处理的预凝胶密封，并在室温静置一天完成聚合，即得到表面无图案指定全局弯曲变形的水凝胶致动器(如图2a所示)。
该水凝胶致动器在厚度方向上硅酸镁锂粘土分布不均匀，在蒸发一侧浓度高，在另一侧浓度低，表面没有图案。在温度大于32℃的水中，该水凝胶致动器全局弯曲变形；当水温低于32℃时，该全局弯曲变形的水凝胶致动器恢复原有的伸直状态。
实例2：与水凝胶致动器长边成0°夹角的条纹图案指定沿短边弯曲变形的水凝胶致动器
(1)将蒙脱土通过机械搅拌分散在水中，形成均匀分散液。
(2)在步骤(1)的分散液中先后加入异丙基丙烯酰胺单体，搅拌溶解，接着加入过硫酸钾引发剂，搅拌溶解，然后在冰浴下加入四甲基乙二胺催化剂，搅拌溶解，得到含有蒙脱土、异丙基丙烯酰胺、过硫酸钾、四甲基乙二胺的均匀预凝胶，其中蒙脱土的浓度为8％，异丙基丙烯酰胺的浓度为10％，过硫酸铵的质量为异丙基丙烯酰胺质量的4％，四甲基乙二胺的质量为异丙基丙烯酰胺质量的3％。
(3)将步骤(2)的预凝胶倒入0.5毫米厚的长方形模具中，将模具放在可通气体的容器中，将筋条1毫米宽、缝隙1毫米宽的条纹掩模板覆盖在预凝胶表面，使筋条方向与模具长边平行(如附图1a所示)，接着缓慢通入氮气4小时，使得在掩模板缝隙处裸露的预凝胶表面水分部分蒸发，从而诱导该区域蒙脱土浓度在厚度方向上不均匀，即蒸发表面浓度高，底部浓度低。
(4)将步骤(3)处理的预凝胶密封，并在室温静置一天完成聚合，即得到与水凝胶致动器长边成0°夹角的条纹图案指定沿短边弯曲变形的水凝胶致动器(如图2b所示)。
在温度大于32℃的水中，该水凝胶致动器沿短边弯曲变形；当水温低于32℃时，该沿短边弯曲变形的水凝胶致动器恢复原有的伸直状态。
实例3：与水凝胶致动器长边成45°夹角的条纹图案指定右手螺旋变形的水凝胶致动器
(1)将层状双氢氧化物通过机械搅拌分散在水中，形成均匀分散液。
(2)在步骤(1)的分散液中先后加入异丙基丙烯酰胺单体，搅拌溶解，接着加入过硫酸钾引发剂，搅拌溶解，然后在冰浴下加入四甲基乙二胺催化剂，搅拌溶解，得到含有层状双氢氧化物、异丙基丙烯酰胺、过硫酸钾、四甲基乙二胺的均匀预凝胶，其中层状双氢氧化物的浓度为3％，异丙基丙烯酰胺的浓度为6％，过硫酸钾的质量为异丙基丙烯酰胺质量的2.5％，四甲基乙二胺的质量为异丙基丙烯酰胺质量的2.5％。
(3)将步骤(2)的预凝胶倒入0.75毫米厚的长方形模具中，将模具放在可通气体的容器中，将筋条1毫米宽、缝隙1毫米宽的条纹掩模板覆盖在预凝胶表面，使筋条方向与模具长边成45°夹角(如附图1b所示)，接着缓慢通入氮气5小时，使得在掩模板缝隙处裸露的预凝胶表面水分部分蒸发，从而诱导该区域层状双氢氧化物浓度在厚度方向上不均匀，即蒸发表面浓度高，底部浓度低。
(4)将步骤(3)处理的预凝胶密封，并在室温静置一天完成聚合，即得到与水凝胶致动器长边成45°夹角的条纹图案指定右手螺旋变形的水凝胶致动器(如图2c所示)。
在温度大于32℃的水中，该水凝胶致动器右手螺旋变形；当水温低于32℃时，该右手螺旋变形的水凝胶致动器恢复原有的伸直状态。
实例4：与水凝胶致动器长边成90°夹角的条纹图案指定沿长边弯曲变形的水凝胶致动器
(1)将碳酸钙纳米颗粒通过超声分散在水中，形成均匀分散液。
(2)在步骤(1)的分散液中先后加入异丙基丙烯酰胺单体，搅拌溶解，接着加入过硫酸钾引发剂，搅拌溶解，然后在冰浴下加入四甲基乙二胺催化剂，搅拌溶解，得到含有碳酸钙纳米颗粒、异丙基丙烯酰胺、过硫酸钾、四甲基乙二胺的均匀预凝胶，其中碳酸钙的浓度为2％，异丙基丙烯酰胺的浓度为4％，过硫酸钾的质量为异丙基丙烯酰胺质量的5％，四甲基乙二胺的质量为异丙基丙烯酰胺质量的3％。
(3)将步骤(2)的预凝胶倒入0.3毫米厚的长方形模具中，将模具放在可通气体的容器中，将筋条2毫米宽、缝隙2毫米宽的条纹掩模板覆盖在预凝胶表面，使筋条方向与模具长边成90°夹角(如附图1c所示)，接着缓慢通入氮气 3小时，使得在掩模板缝隙处裸露的预凝胶表面水分部分蒸发，从而诱导该区域碳酸钙纳米颗粒浓度在厚度方向上不均匀，即蒸发表面浓度高，底部浓度低。
(4)将步骤(3)处理的预凝胶密封，并在室温静置一天完成聚合，即得到与水凝胶致动器长边成90°夹角的条纹图案指定沿长边弯曲变形的水凝胶致动器(如图2d所示)。
在温度大于32℃的水中，该水凝胶致动器沿长边弯曲变形；当水温低于32℃时，该沿长边弯曲变形的水凝胶致动器恢复原有的伸直状态。
实例5：与水凝胶致动器长边成135°夹角的条纹图案指定左手螺旋变形的水凝胶致动器
(1)将四氧化三铁纳米颗粒通过超声分散在水中，形成均匀分散液。
(2)在步骤(1)的分散液中先后加入异丙基丙烯酰胺单体，搅拌溶解，接着加入过硫酸钾引发剂，搅拌溶解，然后在冰浴下加入四甲基乙二胺催化剂，搅拌溶解，得到含有四氧化三铁纳米颗粒、异丙基丙烯酰胺、过硫酸钾、四甲基乙二胺的均匀预凝胶，其中四氧化三铁纳米颗粒的浓度为3.5％，异丙基丙烯酰胺的浓度为15％，过硫酸钾的质量为异丙基丙烯酰胺质量的8％，四甲基乙二胺的质量为异丙基丙烯酰胺质量的8％。
(3)将步骤(2)的预凝胶倒入0.5毫米厚的长方形模具中，将模具放在可通气体的容器中，将筋条2毫米宽、缝隙2毫米宽的条纹掩模板覆盖在预凝胶表面，使筋条方向与模具长边成135°夹角(如附图1d所示)，接着缓慢通入氮气4小时，使得在掩模板缝隙处裸露的预凝胶表面水分部分蒸发，从而诱导四氧化三铁颗粒浓度在该区域厚度方向上不均匀，即蒸发表面浓度高，底部浓度低。
(4)将步骤(3)处理的预凝胶密封，并在室温静置一天完成聚合，即得到与水凝胶致动器长边成135°夹角的条纹图案指定左手螺旋变形的水凝胶致动器(如图2e所示)。
在温度大于32℃的水中，该水凝胶致动器左手螺旋变形；当水温低于32℃时，该左手螺旋变形的水凝胶致动器恢复原有的伸直状态。
实例6：暴露区域短的分段图案指定定点折叠变形的水凝胶致动器
(1)将氧化石墨烯通过超声分散在水中，形成均匀分散液。
(2)在步骤(1)的分散液中先后加入异丙基丙烯酰胺单体，搅拌溶解，接着加入2,2-二乙氧基苯乙酮引发剂，搅拌溶解，然后在冰浴下加入四甲基乙二胺催化剂，搅拌溶解，得到含有氧化石墨烯、异丙基丙烯酰胺、2,2-二乙氧基苯乙酮、四甲基乙二胺的均匀预凝胶，其中氧化石墨烯的浓度为0.5％，异丙基丙烯酰胺的浓度为10％，2,2-二乙氧基苯乙酮的质量为异丙基丙烯酰胺质量的 3.5％，四甲基乙二胺的质量为异丙基丙烯酰胺质量的3.5％。
(3)将步骤(2)的预凝胶倒入1毫米厚的长方形模具中，将模具放在可通气体的容器中，将含有三个窄缝的掩模板覆盖在预凝胶表面(如附图1e所示)，接着缓慢通入氮气6小时，使得在掩模板中间空长方形处裸露的预凝胶表面水分部分蒸发，从而诱导四氧化三铁颗粒浓度在该区域厚度方向上不均匀，即蒸发表面浓度高，底部浓度低。
(4)将步骤(3)处理的预凝胶密封，并在室温静置一天完成聚合，即得到暴露区域短的分段图案指定定点折叠变形的水凝胶致动器(如图2f所示)。
该水凝胶致动器含有七个片段，其中四个均匀的长片段被三个不均匀的短片段连接。在温度大于32℃的水中，该水凝胶致动器在三个不均匀的短片段处发生折叠，四个均匀的长片段没有变形；当水温低于32℃时，该定点折叠的水凝胶致动器恢复原有的伸直状态。
实例7：暴露区域长的分段图案指定局部弯曲变形的水凝胶致动器
(1)将硅酸镁锂粘土和氧化石墨烯通过超声分散在水中，形成均匀分散液。
(2)在步骤(1)的分散液中先后加入异丙基丙烯酰胺单体，搅拌溶解，接着加入过硫酸钾引发剂，搅拌溶解，然后在冰浴下加入四甲基乙二胺催化剂，搅拌溶解，得到含有硅酸镁锂粘土、氧化石墨烯、异丙基丙烯酰胺、过硫酸钾、四甲基乙二胺的均匀预凝胶，其中硅酸镁锂粘土的浓度为3.5％，氧化石墨烯的浓度为0.4％，异丙基丙烯酰胺的浓度为12％，过硫酸铵的质量为异丙基丙烯酰胺质量的6％，四甲基乙二胺的质量为异丙基丙烯酰胺质量的6％。
(3)将步骤(2)的预凝胶倒入0.5毫米厚的长方形模具中，将模具放在可通气体的容器中，将含有两个空长方形的掩模板覆盖在预凝胶表面(如附图1f所示)，接着缓慢通入氮气4小时，使得掩模板中两个空长方形处的预凝胶表面水分部分蒸发，从而诱导硅酸镁锂粘土和氧化石墨烯浓度在这两个区域的厚度方向上不均匀，即蒸发表面浓度高，底部浓度低。
(4)将步骤(3)处理的预凝胶密封，并在室温静置一天完成聚合，即得到暴露区域长的分段图案指定局部弯曲变形的水凝胶致动器(如图2g所示)。
该水凝胶致动器含有三个片段，其中两个不均匀的长片段被一个均匀的长片段连接。在温度大于32℃的水中，该水凝胶致动器在两个不均匀的片段处发生弯曲，中间的一个均匀的片段没有变形；当水温低于32℃时，该局部弯曲变形的水凝胶致动器恢复原有的伸直状态。

Claims (10)

1.一种变形可控的水凝胶致动器，其特征在于：所述水凝胶致动器主要包含无机纳米材料、聚异丙基丙烯酰胺和水；在厚度方向上无机纳米材料浓度分布不均匀，一侧浓度高，另一侧浓度低，在平面方向上，这种不均匀的非对称结构可以按照需求任意图案化；当水温变化时，该水凝胶致动器在水中能够发生图案指定的多种可逆变形。
2.权利要求1所述的变形可控的凝胶致动器的制备方法，具体制备步骤如下：
(1)将无机纳米材料分散在水中，形成均匀分散液；
(2)在步骤(1)的分散液中先后加入异丙基丙烯酰胺单体，搅拌溶解，接着加入引发剂，搅拌溶解，然后在冰浴下加入催化剂，搅拌溶解，得到含有无机纳米材料、异丙基丙烯酰胺、引发剂、催化剂的预凝胶；
(3)将步骤(2)的预凝胶倒入长方形模具中，将模具放在可通气体的容器中，在预凝胶表面覆盖掩模板，接着缓慢通入氮气，使得在掩模板缝隙处裸露的预凝胶表面水分部分蒸发，从而诱导该区域无机纳米材料浓度在厚度方向上不均匀，即蒸发表面浓度高，底部浓度低；
(4)将步骤(3)蒸发处理的预凝胶在室温静置完成聚合，即得到变形可控的水凝胶致动器，在平面方向上的图案指定水凝胶致动器的变形样式和变形方向。
3.根据权利要求2所述的变形可控的水凝胶致动器制备方法，其特征在于：所述的无机纳米材料包括硅酸镁锂粘土、蒙脱土、层状双氢氧化物、氧化石墨烯、碳酸钙纳米颗粒、四氧化三铁纳米颗粒中的一种或多种。
4.根据权利要求2或3所述的变形可控的水凝胶致动器制备方法，其特征在于：无机纳米材料的浓度为0.5-8％，异丙基丙烯酰胺的浓度为4-15％，引发剂的质量为异丙基丙烯酰胺质量的1-8％，催化剂的质量为异丙基丙烯酰胺质量的1-8％。
5.根据权利要求2所述的变形可控的水凝胶致动器制备方法，其特征在于：无机纳米材料浓度在暴露蒸发区域的厚度方向上分布不均匀，蒸发一侧浓度高，另一侧浓度低；无机纳米材料浓度在掩盖区域的厚度方向上分布均匀。
6.根据权利要求2所述的变形可控的水凝胶致动器制备方法，其特征在于：通过改变掩模板的几何形状，水凝胶致动器在平面方向上的图案可任意调节，表面形成的图案包括表面无图案、与水凝胶致动器长边成0°夹角的条纹图案、与水凝胶致动器长边成45°夹角的条纹图案、与水凝胶致动器长边成90°夹角的条纹图案、与水凝胶致动器长边成135°夹角的条纹图案、暴露区域短的分段图案或暴露区域长的分段图案。
7.根据权利要求2所述的变形可控的水凝胶致动器制备方法，其特征在于：温度变化触发水凝胶致动器的变形，当水温大于32℃时，水凝胶致动器在水中开始变形。
8.根据权利要求2所述的变形可控的水凝胶致动器制备方法，其特征在于：表面形成的图案指定水凝胶致动器的变形样式和变形方向，包括表面无图案指定水凝胶致动器全局弯曲、与水凝胶致动器长边成0°夹角的条纹图案指定水凝胶致动器沿着短边弯曲、与水凝胶致动器长边成45°夹角的条纹图案指定水凝胶致动器右手螺旋、与水凝胶致动器长边成90°夹角的条纹图案指定水凝胶致动器沿着长边弯曲、与水凝胶致动器长边成135°夹角的条纹图案指定水凝胶致动器左手螺旋、暴露区域短的分段图案指定水凝胶致动器定点折叠，以及暴露区域长的分段图案指定水凝胶致动器局部弯曲。
9.根据权利要求2所述的变形可控的水凝胶致动器制备方法，其特征在于：变形可控的水凝胶致动器的变形可逆，当水温小于32℃时，水凝胶致动器在水中恢复到原来的形状。
10.权利要求2-9任一项所述的方法制备的变形可控的水凝胶致动器的用途，用于水下软机器人、药物输送、微流体阀门、人工肌肉。
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