CN107778514B - 一种石墨烯双层电致动膜及其制备方法 - Google Patents

一种石墨烯双层电致动膜及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107778514B
CN107778514B CN201710959460.0A CN201710959460A CN107778514B CN 107778514 B CN107778514 B CN 107778514B CN 201710959460 A CN201710959460 A CN 201710959460A CN 107778514 B CN107778514 B CN 107778514B
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
graphene oxide
layer
graphene
double
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201710959460.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107778514A (zh
Inventor
刘剑
桑玮
赵黎明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest University of Science and Technology
Original Assignee
Southwest University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest University of Science and Technology filed Critical Southwest University of Science and Technology
Priority to CN201710959460.0A priority Critical patent/CN107778514B/zh
Publication of CN107778514A publication Critical patent/CN107778514A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107778514B publication Critical patent/CN107778514B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04—Coating
    • C08J7/06—Coating with compositions not containing macromolecular substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D1/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/24—Electrically-conducting paints
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2323/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2323/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2323/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08J2323/06—Polyethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2323/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2323/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2323/10—Homopolymers or copolymers of propene
    • C08J2323/12—Polypropene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2327/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers
    • C08J2327/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08J2327/04—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing chlorine atoms
    • C08J2327/06—Homopolymers or copolymers of vinyl chloride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2327/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers
    • C08J2327/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08J2327/04—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing chlorine atoms
    • C08J2327/08—Homopolymers or copolymers of vinylidene chloride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2327/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers
    • C08J2327/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08J2327/12—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C08J2327/16—Homopolymers or copolymers of vinylidene fluoride

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种石墨烯双层电致动膜及其制备方法，该石墨烯双层电致动膜由柔性导电层和柔性聚合物层组成；制备方法是：采用Hummers法，将鳞片石墨粉、NaNO3、硫酸、KMnO4，以及去离子水混合反应，经洗涤、干燥得到氧化石墨烯；将氧化石墨烯、水合联氨、氨水、去离子水混合超声分散后经反应，得到还原氧化石墨烯分散液；在柔性聚合物层‑‑聚合物薄膜上滴涂或旋转涂膜还原氧化石墨烯分散液，经干燥，即在聚合物薄膜表面形成一层柔性导电层，制得石墨烯双层电致动膜。本发明石墨烯双层电致动膜在电的驱动下具有高响应性、低功率、宽耐压范围等特性，可应用于柔性穿戴设备、微型电机致动器、微型机器人等领域。

Description

一种石墨烯双层电致动膜及其制备方法
技术领域
本发明属于智能材料及其制备，涉及一种石墨烯双层电致动膜及其制备方法，特别涉及于石墨烯聚合物层状膜材料及其制备以及电致动功能薄膜的应用，本发明石墨烯双层电致动膜可应用于柔性穿戴设备、微型电机致动器、微型机器人等领域。
背景技术
致动器技术作为一种仿生技术，在材料、能源、电子等领域的研究十分广泛。目前，致动器的致动形式有光致动、离子致动、磁致动、化学致动和电致动等，按致动材料主要有压电陶瓷、液晶聚合物类、导电聚合物类、离子交换类和碳系材料等类。电能作为一种常见的清洁能源，可以通过调节输入电信号的类型、电流强度等实现对致动动作的有效控制。
现有技术中，电致动材料主要有压电陶瓷、形状记忆合金、聚合物基电致形变材料三类。聚合物基电致形变材料相比于压电陶瓷材料具有较大的应变率，相比于形状记忆合金具有低密度和高弹性等优势。聚合物基电致动材料主要依靠电致伸缩或带电粒子的迁移等引起微小形变，通过聚合物基的形变差产生宏观形变。电致伸缩材料的致动电压较大(＞100V/μm)，致动功率大。离子交换材料的致动电压虽然相比于电致伸缩材料低，但是这类材料的位移相应比较慢，致动所需的功率较大，而且响应的频率不可控。近年来，以石墨烯作为致动材料开始受到人们的关注。CN105803403公开了“一种电致动的氧化石墨烯/金属双层薄膜及其制备方法”，用热蒸发的方法制备了非对称的金属石墨烯的双层膜，依靠金属材料与石墨烯的膨胀率差，实现了氧化石墨烯/金属双层薄膜电响应的弯曲膜，由于金属的弯曲模量大，因此该双层薄膜具有致动电压大、响应速率慢、制作成本高和工艺复杂等缺点。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种石墨烯双层电致动膜及其制备方法。本发明采用柔性聚合物薄膜为基底，通过滴涂或旋转涂膜的方法在聚合物薄膜上沉积还原氧化石墨烯分散液(或添加有高电导率物质--导电填料的还原氧化石墨烯分散液)，然后经干燥形成有柔性导电层的石墨烯-聚合物的双层功能膜，柔性导电层(石墨烯层)在有外接电流的情况下，电流的热效应使双层膜弯曲，实现电可控的双层薄膜电致动弯曲形变，通过对石墨烯层的电导率、膜的厚度调控，以及对电压电流的控制，实现膜的多种弯曲、收缩、摆动等形式的运动。从而提供一种高灵敏、低功耗的电响应致动材料以及该材料的制备方法。
本发明的内容是：一种石墨烯双层电致动膜，其特征是：该石墨烯双层电致动膜由柔性导电层和柔性聚合物层组成；是由柔性聚合物层，以及采用旋转涂膜或滴涂(或称为溶液铸模)的方法在柔性聚合物层(膜)上沉积得到的柔性导电层制备而成；在电流通过柔性导电层时，电流的热效应使双层膜发热膨胀，通过柔性导电层与柔性聚合物层的热膨胀差，使致动膜发生弯曲、摆动、振动、收缩、变形等多种形式的机械运动，实现对电信号的响应，将电能转换为机械能。
本发明的内容中：所述柔性聚合物层可以是聚乙烯薄膜(产品生产企业和产品型号有：中原乙烯实业有限公司，型号7050)、聚丙烯薄膜(产品生产企业和产品型号有：北京燕山石油化工有限公司，型号K1205)、聚氯乙烯薄膜(产品生产企业和产品型号有：齐鲁石油化工公司，型号：S-1000)、聚偏氯乙烯薄膜(产品生产企业和产品型号有：上海名列新材料有限公司,型号X220)、以及聚偏氟乙烯薄膜(产品生产企业和产品型号有：Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司，型号GF23361892)等中的任一种或多种聚合物制备的商业化聚合物膜。
本发明的内容中：所述柔性导电层为还原氧化石墨烯或添加有导电填料的还原氧化石墨烯制得的膜，该氧化石墨烯是具有一定还原程度的氧化石墨烯(由于Hummers法合成的氧化石墨烯，在石墨烯层间有较多的含氧官能团，采用水合肼法还原氧化石墨烯上的部分含氧官能团，所以此处采用水合肼法还原的氧化石墨烯是具有一定还原程度的氧化石墨烯)。
所述导电填料可以是聚苯胺(产品生产企业和产品型号有：广东翁江化学试剂，型号25233-30-1)、聚噻吩(产品生产企业和产品型号有：上海阿拉丁试剂P137419-500mg)、聚吡咯(产品生产企业和产品型号有：Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司，型号578177-10G)、聚乙炔(产品生产企业和产品型号有：Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司，型号649473-250MG)、聚苯撑(产品生产企业和产品型号有：Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司，型号191094-50G)、以及聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(简称PEDOT/PSS)(产品生产企业和产品型号有：Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司，型号483095-250G)等具有共轭π键的高分子导电聚合物中的一种或两种以上的混合物；也可以是导电金属细微粉。
本发明的内容中：所述柔性聚合物层的厚度可以为20～600μm(较好的厚度为20～100μm)，所述柔性导电层的厚度可以为2～160μm。
所述石墨烯双层电致动膜(双层电致动膜是指一种具有双层结构、在电的作用下产生形变的薄膜，此双层结构是指具有一定还原程度的氧化石墨烯和聚合物形成的双层结构)中，柔性导电层的电导率为10-6～102S/cm，为导电材料，柔性聚合物层的电导率为＞106S/cm，为绝缘材料。
本发明的另一内容是：一种石墨烯双层电致动膜的制备方法，其特征是步骤如下：
a、合成氧化石墨烯：
①氧化石墨烯采用Hummers法合成(Hummers法是目前实验室常见的合成方法，该方法利用石墨在强酸强氧化环境下被剥离成层数较少的石墨烯。Hummers法的具体相关文献有：Hummers Jr W S,Offeman R E.Preparation of graphitic oxide[J].Journal ofthe American Chemical Society,1958,80(6):1339-1339.)，取鳞片石墨粉(鳞片石墨粉的生产企业：上海阿拉丁试剂、Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司等)1.0～2.0g、NaNO3 0.5～1.0g，在冰浴的温度下(温度0～5℃)加入质量百分比浓度为98％的浓硫酸38.0～48.0ml，搅拌下再加入KMnO4 6.0g，并控制反应温度在4～10℃；
②反应90～130min后升温至30～50℃，(剧烈)搅拌40～80min后升温至80～120℃并加入70～120ml去离子水，(中速)(转速为40～60r/min)搅拌20～50min后，冷却至室温；
③在室温下加入40～120ml去离子水和6～18ml质量百分比浓度为30％的过氧化氢水溶液，搅拌20～60min，过滤，固体物用质量百分比浓度为5～10％的盐酸洗涤(以除去金属离子)，过滤或离心后倒去上清液体，固体物冷冻干燥(温度-5℃，冷冻干燥48小时)，得到氧化石墨烯固体；
b、制备还原氧化石墨烯分散液：
①取氧化石墨烯和去离子水，配制成氧化石墨烯：去离子水的质量比为1:1.5～4的悬浊液，超声混合15～40min，使氧化石墨烯完全分散在去离子水中，得到氧化石墨烯分散液；
②取氧化石墨烯分散液15～45ml，加入水合联氨15～150μl(微升)、质量百分比浓度为25～28％的氨水0.1～1ml(毫升)、去离子水5～25ml(毫升)，超声分散15～40min，得到分散后溶液，分散后溶液的pH为8～11；
③将分散后溶液(置于单颈烧瓶中)在温度75～110℃下反应70～120min，得到还原氧化石墨烯分散液；
c、制备石墨烯双层电致动膜(或称：石墨烯-聚合物功能薄膜)：
①取(适当大小的，长和宽的尺寸规格可以是20mm～80mm)聚合物薄膜(或称：柔性聚合物层)，分别用去离子水、无水乙醇清洗，干燥后待用；
②在干燥后的聚合物薄膜(聚合物薄膜的厚度可以是20～600μm、较好的厚度为20～100μm)上滴涂(滴涂的方法是：将还原氧化石墨烯分散液直接滴在聚合物薄膜上，待液体部分完全挥发后得到双层膜)或旋转涂膜(旋涂的方法是：将还原氧化石墨烯分散液先滴在聚合物膜上，再将聚合物薄膜置于旋涂机上，使得氧化石墨烯在聚合物表面形成一层氧化石墨烯膜、即柔性导电层，从而与聚合物薄膜组成双层膜结构；该氧化石墨烯是具有一定还原程度的氧化石墨烯；柔性导电层的厚度由旋转速度和还原氧化石墨烯分散液量控制)上述还原氧化石墨烯分散液，待液体部分挥发后(进一步将膜)再置于烘箱内于温度40～60℃下干燥3～5h，即在聚合物薄膜表面形成一层柔性导电层，制得石墨烯双层电致动膜(或称：石墨烯-聚合物功能薄膜)。干燥后的石墨烯双层电致动膜可以按需裁剪成所需形状大小的长条形，一端固定形成悬臂梁膜。
本发明的另一内容中：步骤b中所述将分散后溶液(置于单颈烧瓶中)在温度75～110℃下反应70～120min，得到还原氧化石墨烯分散液，替换为：将分散后溶液(置于单颈烧瓶中)在温度75～110℃下反应70～120min，再加入质量百分比浓度为1％的导电填料水溶液20～500μl混合均匀，得到还原氧化石墨烯分散液。
所述导电填料可以是聚苯胺(产品生产企业和产品型号有：广东翁江化学试剂，型号25233-30-1)、聚噻吩(产品生产企业和产品型号有：上海阿拉丁试剂P137419-500mg)、聚吡咯(产品生产企业和产品型号有：Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司，型号578177-10G)、聚乙炔(产品生产企业和产品型号有：Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司，型号649473-250MG)、聚苯撑(产品生产企业和产品型号有：Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司，型号191094-50G)、以及聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(简称PEDOT/PSS)(产品生产企业和产品型号有：Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司，型号483095-250G)等具有共轭π键的高分子导电聚合物中的一种或两种以上的混合物；也可以是导电金属细微粉。
本发明的另一内容中：步骤c中所述聚合物薄膜(或称：柔性聚合物层)可以是聚乙烯薄膜(产品生产企业和产品型号有：中原乙烯实业有限公司，型号7050)、聚丙烯薄膜(产品生产企业和产品型号有：北京燕山石油化工有限公司，型号K1205)、聚氯乙烯薄膜(产品生产企业和产品型号有：齐鲁石油化工公司，型号：S-1000)、聚偏氯乙烯薄膜(产品生产企业和产品型号有：上海名列新材料有限公司,型号X220)、以及聚偏氟乙烯薄膜(产品生产企业和产品型号有：Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司，型号GF23361892)等中的一种或多种聚合物制备的商业化聚合物膜。
本发明的另一内容中：所述聚合物薄膜(或称：柔性聚合物层)的厚度可以为20～600μm(较好的厚度为20～100μm)，所述柔性导电层的厚度可以为2～160μm。
所述(制得)石墨烯双层电致动膜(双层电致动膜是指一种具有双层结构、在电的作用下产生形变的薄膜，此双层结构是指具有一定还原程度的氧化石墨烯和聚合物薄膜形成的双层结构)中，柔性导电层的电导率为10-6～102S/cm，为导电材料，柔性聚合物层(即聚合物薄膜)的电导率为＞106S/cm，为绝缘材料。
所述(制得)石墨烯双层电致动膜的驱动方式为电热原理：致动电流通过固定端电极加载于膜的导电层，致动电流可以是直流电或交流电，交流电可以是正弦波形状电流、三角波或方波电流等，交流电的占空比可以为1～99％。直流电的致动电压范围可以为0.1～15V；交流电的形式可以是正弦波、三角波、方波，交流电的频率范围为0.1～100Hz。驱动电压和电流的大小根据膜的电导率、厚度和宽度、输出频率要求等条件确定，以膜的温度升高低于膜永久变形温度为前提。
与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果：
(1)采用本发明，基于聚合物薄膜具有良好的柔性，且线膨胀系数大的特点，而石墨烯具有良好的导电性能和导热性能，用石墨烯与聚合物薄膜制备双层致动膜，石墨烯在通电的情况下通过焦耳热效应产生热量，石墨烯聚合物双层膜都会升温膨胀，由于聚合物的热膨胀系数大远远大于石墨烯，从而会导致双层膜朝膨胀系数小的石墨烯层方向弯曲，从而实现功能薄膜的电致动弯曲效应；利用柔性聚合物-石墨烯致动膜的电响应特性，可以将电能转换为机械能，用作致动器等，该双层膜具有响应灵敏、形变大、稳定等多种优势；
(2)采用本发明，以柔性聚合物薄膜为基底，用石墨烯作为电热致动材料，在聚合物基膜上通过旋转涂膜或滴涂(或称为溶液铸模)等方法制备得到石墨烯(即柔性导电层)与聚合物薄膜紧密粘结的双层功能膜，外接控制信号电流通过电极接入石墨烯层，电流通过石墨烯时，通过电流的热效应使石墨烯-聚合物功能膜升温，利用双层膜的热膨胀系数不一样使功能薄膜呈现向石墨烯方向的弯曲形变；膜的弯曲形变受膜的弯曲模量、膜的膨胀力大小等影响，控制这些因素就可是实现膜的可控弯曲，如在还原石墨烯中添加导电聚合物(即导电填料)溶液可以提高石墨烯在聚合基底上成膜后的电导率，从而降低致动电压，改变聚合物薄膜的柔性，就能改变致动器的功耗和弯曲程度等；
(3)与现有的致动器相比，本发明具有如下特点：
①致动所需的电压低：导电性能良好的石墨烯作为导电材料，采用聚合物薄膜的玻璃化温度较低(如PE，即聚乙烯)的Tg(玻璃化温度)为-25～-60℃，PP(聚丙烯)的Tg为-20～-50℃)，因此聚合物膜模量低，在低电压下产生的热量足以使功能薄膜能产生大形变；柔性聚合物薄膜的热膨胀系数高，例如：在标准测试条件下，PE膜的线膨胀系数为200×10-6/K；PVDF(聚偏氟乙烯)膜的线膨胀系数为127×10-6/K；PP膜的线膨胀系数为90.5×10-6/K；PVC(聚氯乙烯)膜的线膨胀系数为50.4×10-6/K；PA(聚酰胺)膜的线膨胀系数110×10-6/K。这些因素使得致动材料致动所需的功耗降低；
②功能薄膜响应灵敏，在较宽的电压范围宽，致动电信号的作用下转化热能使致动器产生形变机械能，转化效率高。可以在0.1～15V响应弯曲。在石墨烯溶液中添加导电聚合物溶液，还可以提高还原石墨烯在聚合物基底上的电学性能，降低了致动电压；
③功能薄膜在致动器上稳定性优异，在循环万次后，功能薄膜形变量低于0.1％，通电前后功能薄膜的电性能几乎无变化；
④频率可控性好，致动材料在交流电信号下的频率属于中低频致动，可以通过调节致动频率以达到所需的致动频率；
⑤工作电流低，最大工作电流<50mA，有利于智能材料在生活中的安全应用；
(4)本发明利用Hummers法合成导电的石墨烯溶液，通过添加导电填料或金属粉可以提高石墨烯的导电性；双层膜制备采用将石墨烯溶液滴涂或旋涂的方法在柔性聚合物薄膜上沉积制得石墨烯双层电致动膜(或称石墨烯-聚合物双层功能膜)石墨烯-聚合物双层功能膜；剪裁合适大小的长条形双层膜，一端固定形成悬臂梁膜，电流经固定端电极加载于膜导电层，在电流作用下，电热效应使导电层发热膨胀，通过电流大小、膜厚度、膜结构、膜导电率等实现膜在电流作用下发生弯曲、摆动、振动、收缩、变形等多种形式的机械运动，实现对电信号的响应，从而将电能转换为机械能；本发明制得的石墨烯双层电致动膜(或称石墨烯-聚合物双层功能膜)在电的驱动下具有高响应性、低功率、宽耐压范围等优点；
(5)本发明材料的制备工艺简单、成本低，本发明(制得的)石墨烯双层电致动膜(或称石墨烯-聚合物双层功能膜)可应用于仿生学、柔性穿戴设备、微型电机致动器件、微型机器人等领域。
具体实施方式
下面给出的实施例拟对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1：
一种电致动的石墨烯-聚合物功能薄膜材料的制备方法及应用，所述的石墨烯-聚合物功能薄膜(即石墨烯双层电致动膜)是由还原氧化石墨烯层(即柔性导电层)与聚合物薄膜复合而成的双层膜。步骤如下：
a、氧化石墨烯的合成：
①氧化石墨烯采用Hummers法合成，取鳞片石墨粉2g和1g NaNO3，在冰浴条件下(温度0～5℃)加入浓硫酸(质量百分比浓度为98％)46ml，在搅拌的情况下加入6g KMnO4，并控制反应温度在4～10℃；
②反应100min后升温至40℃，剧烈搅拌60min后升温至90℃并加入90ml去离子水，中速(转速为50r/min)搅拌30min后，冷却至室温；
③在室温条件下加入100ml的去离子水和10ml质量百分比浓度为30％的过氧化氢水溶液，搅拌30min，过滤，用盐酸(质量百分比浓度为7％)洗涤以除去金属离子，离心后倒去上清液体，固体物经冷冻干燥(温度-5℃，冷冻48小时)，得到氧化石墨烯固体；
b、还原氧化石墨烯分散液的制备：
①取氧化石墨烯加入去离子水中，配制成氧化石墨烯：去离子水的质量比为1:2.5的悬浊液，超声混合40min使氧化石墨烯完全分散在去离子水中，得到氧化石墨烯分散液；
②取氧化石墨烯分散液30ml，加入水合联氨80μl，质量百分比浓度为26％的氨水0.5ml，去离子水15ml，超声分散40min，得到分散后溶液，控制pH值为8～10。
③将分散后溶液置于单颈烧瓶中，在90℃温度下反应120min，得到还原氧化石墨烯分散液。
(3)石墨烯-聚合物功能薄膜(即石墨烯双层电致动膜)的制备：
①取厚度为80μm的聚乙烯(简称PE)薄膜，裁剪为合适尺寸的膜片，分别用去离子水、无水乙醇清洗，干燥后待用；
②在干燥的聚乙烯薄膜上滴涂还原氧化石墨烯分散液，还原氧化石墨烯层的厚度由还原氧化石墨烯分散液石的浓度及滴加量控制，待液体部分挥发后再置于45℃的烘箱内干燥4h，即在聚合物聚乙烯薄膜表面形成一层柔性导电层，制得石墨烯双层电致动膜。
测试表征：
将制备的石墨烯双层电致动膜裁剪为长35mm、宽3mm的长条膜，在宽度为2mm覆铜板上铜面刻蚀间距为30μm的分割线，膜的一端用石墨烯面左右对称覆盖于分割线上，用绝缘压板将膜压紧固定于覆铜板上形成悬臂梁膜，悬臂长度为30mm，在电控装置两端加载控制信号电流，电流通过经电极流过石墨烯膜，在焦耳热作用下石墨烯升温，双层膜膨胀悬臂梁膜向石墨烯一面弯曲，通过视频分析计算悬臂梁膜的弯曲角度，控制膜的结构及电流信号，对比不同情况下膜的弯曲角度，测试结果如下：
Figure BDA0001434871900000101
注：表中的石墨烯(石墨烯层)是指具有一定还原程度的氧化石墨烯，即还原氧化石墨烯(石墨烯层)，亦即柔性导电层。
测试结果表明，石墨烯双层电致动膜的还原氧化石墨烯(石墨烯层)厚度越大，石墨烯双层电致动膜的电性能(电导率S/m)越高，同时石墨烯双层电致动膜的致动性能(最大弯曲角度°)越优异。
实施例2：
一种电致动的石墨烯-聚合物功能薄膜材料制备方法及应用，所述的石墨烯-聚合物功能薄膜(即石墨烯双层电致动膜)是由还原氧化石墨烯层(即柔性导电层)和聚合物薄膜组成，还原氧化石墨烯(即还原氧化石墨烯分散液)的制备方法与实施例1相同，本实施例2在还原氧化石墨烯分散液中添加PEDOT/PSS(聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐)溶液，以增大膜的电导率。
a、氧化石墨烯的合成：
①氧化石墨烯采用Hummers法合成，取鳞片石墨粉2g和1g NaNO3，在冰浴的温度条件下(0～5℃)加入浓硫酸(质量百分比浓度为98％)46ml。搅拌的情况下加入6g KMnO4，并控制反应温度在4～10℃；
②反应100min后升温至40℃，剧烈搅拌60min后升温至90℃并加入90ml去离子水，中速(转速为50r/min)搅拌30min后，冷却至室温；
③在室温条件下加入100ml的去离子水和10ml质量百分比浓度为30％的过氧化氢水溶液，搅拌30min；过滤，固体物用盐酸(质量百分比浓度为8％)洗涤以除去金属离子，离心后倒去上清液体，固体物经冷冻干燥(温度-5℃，冷冻48小时)，得到氧化石墨烯固体。
(2)还原氧化石墨烯分散液的制备：
①取氧化石墨烯和去离子水，配制成氧化石墨烯：去离子水的质量比为1:2.7的悬浊液，超声混合40min，得到氧化石墨烯分散液；
②取氧化石墨烯分散液30ml，加入水合联氨83μl，氨水(质量百分比浓度为28％)0.5ml,去离子水15ml，超声分散40min，得到分散后溶液；分散后溶液的pH在8～10；
③将分散后溶液置于单颈烧瓶中，在90℃温度下反应120min，再加入质量百分比浓度为1％的PEDOT/PSS水溶液260μl，混合均匀，得到还原氧化石墨烯分散液。
(3)制备石墨烯-聚合物功能薄膜(即石墨烯双层电致动膜)：
①取适当大小的聚乙烯薄膜，分别用去离子水、无水乙醇清洗，清洗后干燥；
②在干燥后的聚乙烯薄膜上滴涂涂上述含掺杂PEDOT/PSS后的还原氧化石墨烯分散液，石墨烯层的厚度由还原氧化石墨烯分散液的浓度及滴加量控制，待液体部分挥发后再置于烘箱内于温度于45℃下干燥3～5h，即在聚合物薄膜表面形成一层柔性导电层，制得石墨烯双层电致动膜。
测试表征：
将制备的柔性双层石墨烯膜(即石墨烯双层电致动膜)裁剪为长35mm、宽3mm的长条膜，将膜一端固定为悬臂梁，悬臂长度为30mm，在电控装置两端加载直流电，通过视频分析计算悬臂梁膜的弯曲角度，通过在不同情况下对比起始弯曲电压、最大弯曲角度，测试结果如下：
Figure BDA0001434871900000121
注：表中PEDOT:PSS是：聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐。表中的石墨烯(石墨烯层)是指具有一定还原程度的氧化石墨烯(石墨烯层)，即还原氧化石墨烯，亦即柔性导电层。
测试结果表明，掺杂PEDOT/PSS(聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐)后的石墨烯双层电致动膜(即石墨烯双层电致动膜)电性能(电导率S/m)比实施例1优异，同时石墨烯双层电致动膜的致动性能(最大弯曲角度°)提升。研究也表明了掺杂PEDOT/PSS(聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐)后的石墨烯双层电致动膜随导电层(PEDOT:PSS和石墨烯)的厚度增加电性能和致动性能都有较好的改善。
实施例3：
一种电致动的石墨烯-聚合物功能薄膜材料制备方法及应用，所述的石墨烯-聚合物功能薄膜(即石墨烯双层电致动膜)是由还原氧化石墨烯层(即柔性导电层)和聚合物薄膜组成，还原氧化石墨烯(即还原氧化石墨烯分散液)的制备方法与实施例2中的步骤基本相同，本实施例3将还原氧化石墨烯分散液滴涂于PDMS(聚二甲基硅氧烷)聚合物薄膜基底，测试不同聚合物薄膜制备的致动膜(即石墨烯双层电致动膜)的响应特性。
石墨烯-聚合物功能薄膜的制备方法：
取适当大小的PDMS薄膜，滴涂上述含掺杂PEDOT/PSS后的还原氧化石墨烯分散液，石墨烯层的厚度由还原氧化石墨烯分散液的浓度及滴加量控制，待液体部分挥发后再置于烘箱内于温度于45℃下干燥3～5h，即在聚合物薄膜表面形成一层柔性导电层，制得石墨烯双层电致动膜。
测试表征：
将制备的柔性双层石墨烯膜(即石墨烯双层电致动膜)裁剪为长35mm、宽3mm的长条膜，将膜一端固定为悬臂梁，悬臂长度为30mm，在电控装置两端加载直流电，通过视频分析计算悬臂梁膜的弯曲角度，通过在不同情况下对比起始弯曲电压、最大弯曲角度，测试结果如下：
Figure BDA0001434871900000131
Figure BDA0001434871900000141
注：表中PDMS的中文含义是：聚二甲基硅氧烷。表中的石墨烯(石墨烯层)是指具有一定还原程度的氧化石墨烯，即还原氧化石墨烯(石墨烯层)，亦即柔性导电层。
测试结果表明，石墨烯双层电致动膜改变柔性聚合物层为更柔性的PDMS(聚二甲基硅氧烷)薄膜后，相比于实施例2石墨烯双层电致动膜的致动性能(最大弯曲角度°)得到较大的提升。表明采用PDMS(聚二甲基硅氧烷)聚合物薄膜比PE(聚乙烯)薄膜更适合做柔性聚合物层薄膜。
实施例4：
一种电致动的石墨烯-聚合物功能薄膜材料制备方法及应用，所述的石墨烯-聚合物功能薄膜(即石墨烯双层电致动膜)是由还原氧化石墨烯层和聚合物薄膜组成；致动膜(即石墨烯双层电致动膜)的制备与实施例3中的步骤基本相同，本实施例4为采用交流电压驱动的致动膜，在电控装置两端加载交流电，通过视频分析计算悬臂梁膜的弯曲角度，通过在不同情况下对比起始弯曲电压、最大弯曲角度，测试结果如下：
Figure BDA0001434871900000142
Figure BDA0001434871900000151
注：表中的石墨烯(石墨烯层)是指具有一定还原程度的氧化石墨烯，即还原氧化石墨烯(石墨烯层)，亦即柔性导电层。
测试结果表明，石墨烯双层电致动膜在交流信号下也能产生致动行为，石墨烯双层电致动膜的摆动频率(Hz)随着输入交流信号的频率增加而增加，同时最大弯曲角度(°)随输入交流信号的频率增大而减小。
实施例5：
一种石墨烯双层电致动膜，该石墨烯双层电致动膜由柔性导电层和柔性聚合物层组成；是由柔性聚合物层，以及采用旋转涂膜或滴涂(或称为溶液铸模)的方法在柔性聚合物层(膜)上沉积得到的柔性导电层制备而成；在电流通过柔性导电层时，电流的热效应使双层膜发热膨胀，通过柔性导电层与柔性聚合物层的热膨胀差，使致动膜发生弯曲、摆动、振动、收缩、变形等多种形式的机械运动，实现对电信号的响应，将电能转换为机械能。
上述实施例5中：所述柔性聚合物层可以是聚乙烯薄膜(产品生产企业和产品型号有：中原乙烯实业有限公司，型号7050)、聚丙烯薄膜(产品生产企业和产品型号有：北京燕山石油化工有限公司，型号K1205)、聚氯乙烯薄膜(产品生产企业和产品型号有：齐鲁石油化工公司，型号：S-1000)、聚偏氯乙烯薄膜(产品生产企业和产品型号有：上海名列新材料有限公司,型号X220)、以及聚偏氟乙烯薄膜(产品生产企业和产品型号有：Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司，型号GF23361892)等中的任一种或多种聚合物制备的商业化聚合物膜。
上述实施例5中：所述柔性导电层为还原氧化石墨烯或添加有导电填料的还原氧化石墨烯制得的膜，该氧化石墨烯是具有一定还原程度的氧化石墨烯(由于Hummers法合成的氧化石墨烯，在石墨烯层间有较多的含氧官能团，采用水合肼法还原氧化石墨烯上的部分含氧官能团，所以此处采用水合肼法还原的氧化石墨烯是具有一定还原程度的氧化石墨烯)；
所述导电填料可以是聚苯胺(产品生产企业和产品型号有：广东翁江化学试剂，型号25233-30-1)、聚噻吩(产品生产企业和产品型号有：上海阿拉丁试剂P137419-500mg)、聚吡咯(产品生产企业和产品型号有：Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司，型号578177-10G)、聚乙炔(产品生产企业和产品型号有：Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司，型号649473-250MG)、聚苯撑(产品生产企业和产品型号有：Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司，型号191094-50G)、以及聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(简称PEDOT/PSS)(产品生产企业和产品型号有：Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司，型号483095-250G)等具有共轭π键的高分子导电聚合物中的一种或两种以上的混合物；也可以是导电金属细微粉。
上述实施例5中：所述柔性聚合物层的厚度可以为20～600μm(较好的厚度为20～100μm)，所述柔性导电层的厚度可以为2～160μm。
所述石墨烯双层电致动膜(双层电致动膜是指一种具有双层结构、在电的作用下产生形变的薄膜，此双层结构是指具有一定还原程度的氧化石墨烯和聚合物形成的双层结构)中，柔性导电层的电导率为10-6～102S/cm，为导电材料，柔性聚合物层的电导率为＞106S/cm，为绝缘材料。
实施例6：
一种石墨烯双层电致动膜的制备方法，步骤如下：
a、合成氧化石墨烯：
①氧化石墨烯采用Hummers法合成(Hummers法是目前实验室常见的合成方法，该方法利用石墨在强酸强氧化环境下被剥离成层数较少的石墨烯。Hummers法的具体相关文献有：Hummers Jr W S,Offeman R E.Preparation of graphitic oxide[J].Journal ofthe American Chemical Society,1958,80(6):1339-1339.)，取鳞片石墨粉(鳞片石墨粉的生产企业：上海阿拉丁试剂、Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司等)1.0g、NaNO3 0.5g，在冰浴的温度下(温度0～5℃)加入质量百分比浓度为98％的浓硫酸38.0ml，搅拌下再加入KMnO4 6.0g，并控制反应温度在4～10℃；
②反应90min后升温至50℃，(剧烈)搅拌40min后升温至80℃并加入70ml去离子水，(中速)(转速为40r/min)搅拌20min后，冷却至室温；
③在室温下加入40ml去离子水和6ml质量百分比浓度为30％的过氧化氢水溶液，搅拌20min，过滤，固体物用质量百分比浓度为5％的盐酸洗涤(以除去金属离子)，过滤或离心后倒去上清液体，固体物经冷冻干燥(温度-5℃，冷冻干燥48小时)，得到氧化石墨烯固体；
b、制备还原氧化石墨烯分散液：
①取氧化石墨烯和去离子水，配制成氧化石墨烯：去离子水的质量比为1:1.5的悬浊液，超声混合15min，使氧化石墨烯完全分散在去离子水中，得到氧化石墨烯分散液；
②取氧化石墨烯分散液15ml，加入水合联氨15μl(微升)、质量百分比浓度为25％的氨水0.1ml(毫升)、去离子水5ml(毫升)，超声分散15min，得到分散后溶液，分散后溶液的pH为8～11；
③将分散后溶液(置于单颈烧瓶中)在温度75℃下反应120min，得到还原氧化石墨烯分散液；
c、制备石墨烯双层电致动膜(或称：石墨烯-聚合物功能薄膜)：
①取(适当大小的，长和宽的尺寸规格可以是20mm～80mm范围中任一)聚合物薄膜(或称：柔性聚合物层)，分别用去离子水、无水乙醇清洗，干燥后待用；
②在干燥后的聚合物薄膜(聚合物薄膜的厚度可以是20μm)上滴涂(滴涂的方法是：将还原氧化石墨烯分散液直接滴在聚合物薄膜上，待液体部分完全挥发后得到双层膜)或旋转涂膜(旋涂的方法是：将还原氧化石墨烯分散液先滴在聚合物膜上，再将聚合物薄膜置于旋涂机上，使得氧化石墨烯在聚合物表面形成一层氧化石墨烯膜、即柔性导电层，从而与聚合物薄膜组成双层膜结构；该氧化石墨烯是具有一定还原程度的氧化石墨烯；柔性导电层的厚度由旋转速度和还原氧化石墨烯分散液量控制)上述还原氧化石墨烯分散液，待液体部分挥发后(进一步将膜)再置于烘箱内于温度40℃下干燥5h，即在聚合物薄膜表面形成一层柔性导电层，制得石墨烯双层电致动膜(或称：石墨烯-聚合物功能薄膜)。干燥后的石墨烯双层电致动膜可以按需裁剪成所需形状大小的长条形，一端固定形成悬臂梁膜。
实施例7：
一种石墨烯双层电致动膜的制备方法，步骤如下：
a、合成氧化石墨烯：
①氧化石墨烯采用Hummers法合成(Hummers法是目前实验室常见的合成方法，该方法利用石墨在强酸强氧化环境下被剥离成层数较少的石墨烯。Hummers法的具体相关文献有：Hummers Jr W S,Offeman R E.Preparation of graphitic oxide[J].Journal ofthe American Chemical Society,1958,80(6):1339-1339.)，取鳞片石墨粉(鳞片石墨粉的生产企业：上海阿拉丁试剂、Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司等)2.0g、NaNO3 1.0g，在冰浴的温度下(温度0～5℃)加入质量百分比浓度为98％的浓硫酸48.0ml，搅拌下再加入KMnO4 6.0g，并控制反应温度在4～10℃；
②反应130min后升温至30℃，(剧烈)搅拌80min后升温至120℃并加入120ml去离子水，(中速)(转速为60r/min)搅拌50min后，冷却至室温；
③在室温下加入120ml去离子水和18ml质量百分比浓度为30％的过氧化氢水溶液，搅拌60min，过滤，固体物用质量百分比浓度为10％的盐酸洗涤(以除去金属离子)，过滤或离心后倒去上清液体，固体物经冷冻干燥(温度-5℃，冷冻干燥48小时)，得到氧化石墨烯固体；
b、制备还原氧化石墨烯分散液：
①取氧化石墨烯和去离子水，配制成氧化石墨烯：去离子水的质量比为1:4的悬浊液，超声混合40min，使氧化石墨烯完全分散在去离子水中，得到氧化石墨烯分散液；
②取氧化石墨烯分散液45ml，加入水合联氨150μl(微升)、质量百分比浓度为28％的氨水1ml(毫升)、去离子水25ml(毫升)，超声分散40min，得到分散后溶液，分散后溶液的pH在8～11范围中；
③将分散后溶液(置于单颈烧瓶中)在温度110℃下反应120min，得到还原氧化石墨烯分散液；
c、制备石墨烯双层电致动膜(或称：石墨烯-聚合物功能薄膜)：
①取(适当大小的，长和宽的尺寸规格可以是20mm～80mm范围中任一)聚合物薄膜(或称：柔性聚合物层)，分别用去离子水、无水乙醇清洗，干燥后待用；
②在干燥后的聚合物薄膜(聚合物薄膜的厚度可以是600μm)上滴涂(滴涂的方法是：将还原氧化石墨烯分散液直接滴在聚合物薄膜上，待液体部分完全挥发后得到双层膜)或旋转涂膜(旋涂的方法是：将还原氧化石墨烯分散液先滴在聚合物膜上，再将聚合物薄膜置于旋涂机上，使得氧化石墨烯在聚合物表面形成一层氧化石墨烯膜、即柔性导电层，从而与聚合物薄膜组成双层膜结构；该氧化石墨烯是具有一定还原程度的氧化石墨烯；柔性导电层的厚度由旋转速度和还原氧化石墨烯分散液量控制)上述还原氧化石墨烯分散液，待液体部分挥发后(进一步将膜)再置于烘箱内于温度60℃下干燥3h，即在聚合物薄膜表面形成一层柔性导电层，制得石墨烯双层电致动膜(或称：石墨烯-聚合物功能薄膜)。干燥后的石墨烯双层电致动膜可以按需裁剪成所需形状大小的长条形，一端固定形成悬臂梁膜。
实施例8：
一种石墨烯双层电致动膜的制备方法，步骤如下：
a、合成氧化石墨烯：
①氧化石墨烯采用Hummers法合成(Hummers法是目前实验室常见的合成方法，该方法利用石墨在强酸强氧化环境下被剥离成层数较少的石墨烯。Hummers法的具体相关文献有：Hummers Jr W S,Offeman R E.Preparation of graphitic oxide[J].Journal ofthe American Chemical Society,1958,80(6):1339-1339.)，取鳞片石墨粉(鳞片石墨粉的生产企业：上海阿拉丁试剂、Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司等)1.5g、NaNO3 0.8g，在冰浴的温度下(温度0～5℃)加入质量百分比浓度为98％的浓硫酸43.0ml，搅拌下再加入KMnO4 6.0g，并控制反应温度在4～10℃；
②反应110min后升温至40℃，(剧烈)搅拌60min后升温至100℃并加入95ml去离子水，(中速)(转速为50r/min)搅拌35min后，冷却至室温；
③在室温下加入80ml去离子水和12ml质量百分比浓度为30％的过氧化氢水溶液，搅拌40min，过滤，固体物用质量百分比浓度为7.5％的盐酸洗涤(以除去金属离子)，过滤或离心后倒去上清液体，固体物经冷冻干燥(温度-5℃，冷冻干燥48小时)，得到氧化石墨烯固体；
b、制备还原氧化石墨烯分散液：
①取氧化石墨烯和去离子水，配制成氧化石墨烯：去离子水的质量比为1:2.8的悬浊液，超声混合28min，使氧化石墨烯完全分散在去离子水中，得到氧化石墨烯分散液；
②取氧化石墨烯分散液30ml，加入水合联氨82μl(微升)、质量百分比浓度为26％的氨水0.6ml(毫升)、去离子水15ml(毫升)，超声分散28min，得到分散后溶液；
③将分散后溶液(置于单颈烧瓶中)在温度92℃下反应95min，得到还原氧化石墨烯分散液；
c、制备石墨烯双层电致动膜(或称：石墨烯-聚合物功能薄膜)：
①取(适当大小的，长和宽的尺寸规格可以是20mm～80mm范围中任一)聚合物薄膜(或称：柔性聚合物层)，分别用去离子水、无水乙醇清洗，干燥后待用；
②在干燥后的聚合物薄膜(聚合物薄膜的厚度可以是100μm)上滴涂(滴涂的方法是：将还原氧化石墨烯分散液直接滴在聚合物薄膜上，待液体部分完全挥发后得到双层膜)或旋转涂膜(旋涂的方法是：将还原氧化石墨烯分散液先滴在聚合物膜上，再将聚合物薄膜置于旋涂机上，使得氧化石墨烯在聚合物表面形成一层氧化石墨烯膜、即柔性导电层，从而与聚合物薄膜组成双层膜结构；该氧化石墨烯是具有一定还原程度的氧化石墨烯；柔性导电层的厚度由旋转速度和还原氧化石墨烯分散液量控制)上述还原氧化石墨烯分散液，待液体部分挥发后(进一步将膜)再置于烘箱内于温度50℃下干燥4h，即在聚合物薄膜表面形成一层柔性导电层，制得石墨烯双层电致动膜(或称：石墨烯-聚合物功能薄膜)。干燥后的石墨烯双层电致动膜可以按需裁剪成所需形状大小的长条形，一端固定形成悬臂梁膜。
实施例9：
一种石墨烯双层电致动膜的制备方法，步骤如下：
a、合成氧化石墨烯：
①氧化石墨烯采用Hummers法合成(Hummers法是目前实验室常见的合成方法，该方法利用石墨在强酸强氧化环境下被剥离成层数较少的石墨烯。Hummers法的具体相关文献有：Hummers Jr W S,Offeman R E.Preparation of graphitic oxide[J].Journal ofthe American Chemical Society,1958,80(6):1339-1339.)，取鳞片石墨粉(鳞片石墨粉的生产企业：上海阿拉丁试剂、Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司等)1.5g、NaNO3 0.7g，在冰浴的温度下(温度0～5℃)加入质量百分比浓度为98％的浓硫酸43.0ml，搅拌下再加入KMnO4 6.0g，并控制反应温度在4～10℃；
②反应110min后升温至40℃，(剧烈)搅拌60min后升温至100℃并加入90ml去离子水，(中速)(转速为50r/min)搅拌30min后，冷却至室温；
③在室温下加入80ml去离子水和12ml质量百分比浓度为30％的过氧化氢水溶液，搅拌40min，过滤，固体物用质量百分比浓度为7％的盐酸洗涤(以除去金属离子)，过滤或离心后倒去上清液体，固体物经冷冻干燥(温度-5℃，冷冻干燥48小时)，得到氧化石墨烯固体；
b、制备还原氧化石墨烯分散液：
①取氧化石墨烯和去离子水，配制成氧化石墨烯：去离子水的质量比为1:2.5的悬浊液，超声混合25min，使氧化石墨烯完全分散在去离子水中，得到氧化石墨烯分散液；
②取氧化石墨烯分散液30ml，加入水合联氨80μl(微升)、质量百分比浓度为27％的氨水0.5ml(毫升)、去离子水15ml(毫升)，超声分散30min，得到分散后溶液；
③将分散后溶液(置于单颈烧瓶中)在温度90℃下反应90min，得到还原氧化石墨烯分散液；
c、制备石墨烯双层电致动膜(或称：石墨烯-聚合物功能薄膜)：
①取(适当大小的，长80mm、宽20mm)聚合物薄膜(或称：柔性聚合物层)，分别用去离子水、无水乙醇清洗，干燥后待用；
②在干燥后的聚合物薄膜(聚合物薄膜的厚度可以是50μm)上滴涂(滴涂的方法是：将还原氧化石墨烯分散液直接滴在聚合物薄膜上，待液体部分完全挥发后得到双层膜)或旋转涂膜(旋涂的方法是：将还原氧化石墨烯分散液先滴在聚合物膜上，再将聚合物薄膜置于旋涂机上，使得氧化石墨烯在聚合物表面形成一层氧化石墨烯膜、即柔性导电层，从而与聚合物薄膜组成双层膜结构；该氧化石墨烯是具有一定还原程度的氧化石墨烯；柔性导电层的厚度由旋转速度和还原氧化石墨烯分散液量控制)上述还原氧化石墨烯分散液，待液体部分挥发后(进一步将膜)再置于烘箱内于温度50℃下干燥5h，即在聚合物薄膜表面形成一层柔性导电层，制得石墨烯双层电致动膜(或称：石墨烯-聚合物功能薄膜)。干燥后的石墨烯双层电致动膜可以按需裁剪成所需形状大小的长条形，一端固定形成悬臂梁膜。
实施例10：
一种石墨烯双层电致动膜的制备方法，步骤如下：
a、合成氧化石墨烯：
①氧化石墨烯采用Hummers法合成(Hummers法是目前实验室常见的合成方法，该方法利用石墨在强酸强氧化环境下被剥离成层数较少的石墨烯。Hummers法的具体相关文献有：Hummers Jr W S,Offeman R E.Preparation of graphitic oxide[J].Journal ofthe American Chemical Society,1958,80(6):1339-1339.)，取鳞片石墨粉(鳞片石墨粉的生产企业：上海阿拉丁试剂、Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司等)1.8g、NaNO3 0.8g，在冰浴的温度下(温度0～5℃)加入质量百分比浓度为98％的浓硫酸46.0ml，搅拌下再加入KMnO4 6.0g，并控制反应温度在4～10℃；
②反应120min后升温至45℃，(剧烈)搅拌70min后升温至110℃并加入110ml去离子水，(中速)(转速为55r/min)搅拌45min后，冷却至室温；
③在室温下加入110ml去离子水和16ml质量百分比浓度为30％的过氧化氢水溶液，搅拌50min，过滤，固体物用质量百分比浓度为9％的盐酸洗涤(以除去金属离子)，过滤或离心后倒去上清液体，固体物经冷冻干燥(温度-5℃，冷冻干燥48小时)，得到氧化石墨烯固体；
b、制备还原氧化石墨烯分散液：
①取氧化石墨烯和去离子水，配制成氧化石墨烯：去离子水的质量比为1:3.5的悬浊液，超声混合35min，使氧化石墨烯完全分散在去离子水中，得到氧化石墨烯分散液；
②取氧化石墨烯分散液40ml，加入水合联氨130μl(微升)、质量百分比浓度为28％的氨水0.9ml(毫升)、去离子水22ml(毫升)，超声分散35min，得到分散后溶液；
③将分散后溶液(置于单颈烧瓶中)在温度100℃下反应110min，得到还原氧化石墨烯分散液；
c、制备石墨烯双层电致动膜(或称：石墨烯-聚合物功能薄膜)：
①取(适当大小的，长70mm、宽30mm)聚合物薄膜(或称：柔性聚合物层)，分别用去离子水、无水乙醇清洗，干燥后待用；
②在干燥后的聚合物薄膜(聚合物薄膜的厚度可以是60μm)上滴涂(滴涂的方法是：将还原氧化石墨烯分散液直接滴在聚合物薄膜上，待液体部分完全挥发后得到双层膜)或旋转涂膜(旋涂的方法是：将还原氧化石墨烯分散液先滴在聚合物膜上，再将聚合物薄膜置于旋涂机上，使得氧化石墨烯在聚合物表面形成一层氧化石墨烯膜、即柔性导电层，从而与聚合物薄膜组成双层膜结构；该氧化石墨烯是具有一定还原程度的氧化石墨烯；柔性导电层的厚度由旋转速度和还原氧化石墨烯分散液量控制)上述还原氧化石墨烯分散液，待液体部分挥发后(进一步将膜)再置于烘箱内于温度50℃下干燥4h，即在聚合物薄膜表面形成一层柔性导电层，制得石墨烯双层电致动膜(或称：石墨烯-聚合物功能薄膜)。干燥后的石墨烯双层电致动膜可以按需裁剪成所需形状大小的长条形，一端固定形成悬臂梁膜。
实施例11：
一种石墨烯双层电致动膜的制备方法，步骤如下：
a、合成氧化石墨烯：
①氧化石墨烯采用Hummers法合成(Hummers法是目前实验室常见的合成方法，该方法利用石墨在强酸强氧化环境下被剥离成层数较少的石墨烯。Hummers法的具体相关文献有：Hummers Jr W S,Offeman R E.Preparation of graphitic oxide[J].Journal ofthe American Chemical Society,1958,80(6):1339-1339.)，取鳞片石墨粉(鳞片石墨粉的生产企业：上海阿拉丁试剂、Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司等)1.0～2.0g、NaNO3 0.5～1.0g，在冰浴的温度下(温度0～5℃)加入质量百分比浓度为98％的浓硫酸38.0～48.0ml，搅拌下再加入KMnO4 6.0g，并控制反应温度在4～10℃；
②反应90～130min后升温至30～50℃，(剧烈)搅拌40～80min后升温至80～120℃并加入70～120ml去离子水，(中速)(转速为40～60r/min)搅拌20～50min后，冷却至室温；
③在室温下加入40～120ml去离子水和6～18ml质量百分比浓度为30％的过氧化氢水溶液，搅拌20～60min，过滤，固体物用质量百分比浓度为5～10％的盐酸洗涤(以除去金属离子)，过滤或离心后倒去上清液体，固体物经冷冻干燥(温度-5℃，冷冻干燥48小时)，得到氧化石墨烯固体；
b、制备还原氧化石墨烯分散液：
①取氧化石墨烯和去离子水，配制成氧化石墨烯：去离子水的质量比为1:1.5～4的悬浊液，超声混合15～40min，使氧化石墨烯完全分散在去离子水中，得到氧化石墨烯分散液；
②取氧化石墨烯分散液15～45ml，加入水合联氨15～150μl(微升)、质量百分比浓度为25～28％的氨水0.1～1ml(毫升)、去离子水5～25ml(毫升)，超声分散15～40min，得到分散后溶液，分散后溶液的pH为8～11；
③将分散后溶液(置于单颈烧瓶中)在温度75～110℃下反应70～120min，得到还原氧化石墨烯分散液；
c、制备石墨烯双层电致动膜(或称：石墨烯-聚合物功能薄膜)：
①取(适当大小的，长和宽的尺寸规格可以是20mm～80mm范围中任一)聚合物薄膜(或称：柔性聚合物层)，分别用去离子水、无水乙醇清洗，干燥后待用；
②在干燥后的聚合物薄膜(聚合物薄膜的厚度可以是20～600μm范围中任一、较好的厚度为20～100μm范围中任一)上滴涂(滴涂的方法是：将还原氧化石墨烯分散液直接滴在聚合物薄膜上，待液体部分完全挥发后得到双层膜)或旋转涂膜(旋涂的方法是：将还原氧化石墨烯分散液先滴在聚合物膜上，再将聚合物薄膜置于旋涂机上，使得氧化石墨烯在聚合物表面形成一层氧化石墨烯膜、即柔性导电层，从而与聚合物薄膜组成双层膜结构；该氧化石墨烯是具有一定还原程度的氧化石墨烯；柔性导电层的厚度由旋转速度和还原氧化石墨烯分散液量控制)上述还原氧化石墨烯分散液，待液体部分挥发后(进一步将膜)再置于烘箱内于温度40～60℃下干燥3～5h，即在聚合物薄膜表面形成一层柔性导电层，制得石墨烯双层电致动膜(或称：石墨烯-聚合物功能薄膜)。干燥后的石墨烯双层电致动膜可以按需裁剪成所需形状大小的长条形，一端固定形成悬臂梁膜。
实施例12：
上述实施例6中：步骤b中所述将分散后溶液(置于单颈烧瓶中)在温度75℃下反应120min，得到还原氧化石墨烯分散液，替换为：将分散后溶液(置于单颈烧瓶中)在温度75℃下反应120min，再加入质量百分比浓度为1％的导电填料水溶液20μl混合均匀，得到还原氧化石墨烯分散液。
实施例13：
上述实施例7中：步骤b中所述将分散后溶液(置于单颈烧瓶中)在温度110℃下反应120min，得到还原氧化石墨烯分散液，替换为：将分散后溶液(置于单颈烧瓶中)在温度110℃下反应120min，再加入质量百分比浓度为1％的导电填料水溶液500μl混合均匀，得到还原氧化石墨烯分散液。
实施例14：
上述实施例8中：步骤b中所述将分散后溶液(置于单颈烧瓶中)在温度92℃下反应95min，得到还原氧化石墨烯分散液，替换为：将分散后溶液(置于单颈烧瓶中)在温度92℃下反应95min，再加入质量百分比浓度为1％的导电填料水溶液250μl混合均匀，得到还原氧化石墨烯分散液。
实施例15：
上述实施例9中：步骤b中所述将分散后溶液(置于单颈烧瓶中)在温度90℃下反应90min，得到还原氧化石墨烯分散液，替换为：将分散后溶液(置于单颈烧瓶中)在温度90℃下反应90min，再加入质量百分比浓度为1％的导电填料水溶液200μl混合均匀，得到还原氧化石墨烯分散液。
实施例16：
上述实施例10中：步骤b中所述将分散后溶液(置于单颈烧瓶中)在温度100℃下反应110min，得到还原氧化石墨烯分散液，替换为：将分散后溶液(置于单颈烧瓶中)在温度100℃下反应110min，再加入质量百分比浓度为1％的导电填料水溶液300μl混合均匀，得到还原氧化石墨烯分散液。
实施例17：
上述实施例11中：步骤b中所述将分散后溶液(置于单颈烧瓶中)在温度75～110℃下反应70～120min，得到还原氧化石墨烯分散液，替换为：将分散后溶液(置于单颈烧瓶中)在温度75～110℃下反应70～120min，再加入质量百分比浓度为1％的导电填料水溶液20～500μl混合均匀，得到还原氧化石墨烯分散液。
上述实施例12-17中：所述导电填料可以是聚苯胺(产品生产企业和产品型号有：广东翁江化学试剂，型号25233-30-1)、聚噻吩(产品生产企业和产品型号有：上海阿拉丁试剂P137419-500mg)、聚吡咯(产品生产企业和产品型号有：Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司，型号578177-10G)、聚乙炔(产品生产企业和产品型号有：Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司，型号649473-250MG)、聚苯撑(产品生产企业和产品型号有：Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司，型号191094-50G)、以及聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(简称PEDOT/PSS)(产品生产企业和产品型号有：Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司，型号483095-250G)等具有共轭π键的高分子导电聚合物中的一种或两种以上的混合物；也可以是导电金属细微粉。
上述实施例6-17中：步骤c中所述聚合物薄膜(或称：柔性聚合物层)可以是聚乙烯薄膜(产品生产企业和产品型号有：中原乙烯实业有限公司，型号7050)、聚丙烯薄膜(产品生产企业和产品型号有：北京燕山石油化工有限公司，型号K1205)、聚氯乙烯薄膜(产品生产企业和产品型号有：齐鲁石油化工公司，型号：S-1000)、聚偏氯乙烯薄膜(产品生产企业和产品型号有：上海名列新材料有限公司,型号X220)、以及聚偏氟乙烯薄膜(产品生产企业和产品型号有：Sigma-Aldrich西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司，型号GF23361892)等中的任一种或多种聚合物制备的商业化聚合物膜。
上述实施例6-17中：所述聚合物薄膜(或称：柔性聚合物层)的厚度还可以为20～600μm(较好的厚度为20～100μm)中任一厚度，所述柔性导电层的厚度可以为2～160μm中任一厚度。
上述实施例6-17中：所述(制得)石墨烯双层电致动膜(双层电致动膜是指一种具有双层结构、在电的作用下产生形变的薄膜，此双层结构是指具有一定还原程度的氧化石墨烯和聚合物薄膜形成的双层结构)中，柔性导电层的电导率为10-6～102S/cm范围中，为导电材料，柔性聚合物层(即聚合物薄膜)的电导率为＞106S/cm，为绝缘材料。
上述实施例所述(制得)石墨烯双层电致动膜的驱动方式为电热原理：致动电流通过固定端电极加载于膜的导电层，致动电流可以是直流电或交流电，交流电可以是正弦波形状电流、三角波或方波电流等，交流电的占空比可以为1～99％。直流电的致动电压范围可以为0.1～15V；交流电的形式可以是正弦波、三角波、方波，交流电的频率范围为0.1～100Hz。驱动电压和电流的大小根据膜的电导率、厚度和宽度、输出频率要求等条件确定，以膜的温度升高低于膜永久变形温度为前提。
上述实施例中：所采用的各原料均为市售产品。
上述实施例中：所采用的百分比例中，未特别注明的，均为质量(重量)百分比例或本领域技术人员公知的百分比例；所述质量(重量)份可以均是克或千克。
上述实施例中：各步骤中的工艺参数(温度、时间、浓度、速度等)和各组分用量数值等为范围的，任一点均可适用。
本发明内容及上述实施例中未具体叙述的技术内容同现有技术。
本发明不限于上述实施例，本发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。

Claims (1)

1.一种石墨烯双层电致动膜的制备方法，其特征是步骤如下：
a、合成氧化石墨烯：
①取鳞片石墨粉1.0～2.0 g、NaNO3 0.5～1.0 g，在冰浴的温度下加入质量百分比浓度为98%的浓硫酸38.0～48.0 ml，搅拌下再加入KMnO4 6.0 g，并控制反应温度在4～10℃；
② 反应90～130min后升温至30～50℃，搅拌40～80min后升温至80～120℃并加入70～120 ml去离子水，搅拌20～50min后，冷却至室温；
③ 在室温下加入40～120 ml去离子水和6～18 ml质量百分比浓度为30%的过氧化氢水溶液，搅拌20～60 min，过滤，固体物用质量百分比浓度为5～10%的盐酸洗涤，过滤或离心后倒去上清液体，固体物经冷冻干燥，得到氧化石墨烯固体；
b、制备还原氧化石墨烯分散液：
① 取氧化石墨烯和去离子水，配制成氧化石墨烯：去离子水的质量比为1:1.5～4的悬浊液，超声混合15～40 min，得到氧化石墨烯分散液；
② 取氧化石墨烯分散液15～45 ml，加入水合联氨15～150μl、质量百分比浓度为25～28%的氨水0.1～1 ml、去离子水5～25ml，超声分散15～40min，得到分散后溶液；
③ 将分散后溶液在温度75～110℃下反应70～120 min，再加入质量百分比浓度为1%的导电填料水溶液20～500μl混合均匀，得到还原氧化石墨烯分散液；
所述导电填料是聚苯胺、聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐中的一种或两种及以上的混合物；
c、制备石墨烯双层电致动膜：
① 取聚合物薄膜，分别用去离子水、无水乙醇清洗，干燥后待用；
所述聚合物薄膜是聚氯乙烯薄膜、聚偏氯乙烯薄膜、聚偏氟乙烯薄膜中的一种；
② 在干燥后的聚合物薄膜上滴涂或旋转涂膜上述还原氧化石墨烯分散液，待液体部分挥发后再置于烘箱内于温度40～60 ℃下干燥3～5 h，即在聚合物薄膜表面形成一层柔性导电层，制得石墨烯双层电致动膜；
所述聚合物薄膜的厚度为20～600μm，所述柔性导电层的厚度为2～160μm。
CN201710959460.0A 2017-10-16 2017-10-16 一种石墨烯双层电致动膜及其制备方法 Expired - Fee Related CN107778514B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710959460.0A CN107778514B (zh) 2017-10-16 2017-10-16 一种石墨烯双层电致动膜及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710959460.0A CN107778514B (zh) 2017-10-16 2017-10-16 一种石墨烯双层电致动膜及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107778514A CN107778514A (zh) 2018-03-09
CN107778514B true CN107778514B (zh) 2021-04-02

Family

ID=61434806

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710959460.0A Expired - Fee Related CN107778514B (zh) 2017-10-16 2017-10-16 一种石墨烯双层电致动膜及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107778514B (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108530806B (zh) * 2018-04-08 2020-04-10 北京科技大学 具有高输出的双层结构柔性压电薄膜及其制备和应用方法
CN108917995A (zh) * 2018-05-15 2018-11-30 浙江工业大学 一种柔性压阻传感器
CN108724867B (zh) * 2018-06-06 2020-05-19 合肥工业大学 一种双刺激源响应的多孔石墨烯驱动器、制备方法及应用
CN109081430A (zh) * 2018-09-17 2018-12-25 中车环境科技有限公司 可加速水处理过程的还原性氧化石墨烯改性膜的制备方法
CN110003515A (zh) * 2019-04-24 2019-07-12 宁波石墨烯创新中心有限公司 一种石墨烯复合电致变色材料及其制备方法和应用
CN110696459A (zh) * 2019-09-30 2020-01-17 天津大学 一种基于聚吡咯-bopp致动器的制备方法
CN111253862A (zh) * 2020-01-17 2020-06-09 陕西师范大学 一种类淀粉样蛋白质/还原氧化石墨烯复合涂层及其制备方法和应用
CN112230317B (zh) * 2020-10-20 2022-07-05 西安工程大学 一种光电双驱动双层复合柔性光栅及其制备方法
CN112520685B (zh) * 2020-12-04 2024-03-01 青岛大学 一种双层薄膜致动器及其制备方法
JP7287700B1 (ja) 2021-11-26 2023-06-06 株式会社Nsc 酸化グラフェン製造システムおよび酸化グラフェン製造方法
CN114591526B (zh) * 2022-01-12 2023-05-30 哈尔滨工业大学（威海） 一种石墨纳米片基复合膜驱动器、制备方法及其应用
CN114702716A (zh) * 2022-04-20 2022-07-05 浙江理工大学 一种强微波吸收性能的双层柔性复合薄膜的制备方法
CN114875575B (zh) * 2022-05-31 2023-08-18 陕西科技大学 一种ANF基Janus膜及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104992781A (zh) * 2015-07-10 2015-10-21 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种石墨烯基三元复合材料的制备方法
CN105390183A (zh) * 2015-12-16 2016-03-09 上海理工大学 含石墨烯的柔性透明导电薄膜及其制备方法
CN105591021A (zh) * 2016-01-13 2016-05-18 福建师范大学 一种透明电致动材料及其透明电致动器
CN105803403A (zh) * 2016-03-15 2016-07-27 东华大学 一种电致动氧化石墨烯/金属双层薄膜及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104992781A (zh) * 2015-07-10 2015-10-21 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种石墨烯基三元复合材料的制备方法
CN105390183A (zh) * 2015-12-16 2016-03-09 上海理工大学 含石墨烯的柔性透明导电薄膜及其制备方法
CN105591021A (zh) * 2016-01-13 2016-05-18 福建师范大学 一种透明电致动材料及其透明电致动器
CN105803403A (zh) * 2016-03-15 2016-07-27 东华大学 一种电致动氧化石墨烯/金属双层薄膜及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Large-Deformation Curling Actuators Based on Carbon Nanotube Composite: Advanced-Structure Design and Biomimetic Application;Luzhuo Chen et al.;《ACS NANO》;20151029;第9卷(第12期);12181-12196 *
Multi-Wavelength Light Drivable Oscillatory Actuator on Graphene-Based Bilayer Film;Rong Tang et al.;《Macromolecular Materials and Engineering》;20161111;第302卷(第2期);1600384 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107778514A (zh) 2018-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107778514B (zh) 一种石墨烯双层电致动膜及其制备方法
Zeng et al. Low-voltage and high-performance electrothermal actuator based on multi-walled carbon nanotube/polymer composites
Bhavanasi et al. Enhanced piezoelectric energy harvesting performance of flexible PVDF-TrFE bilayer films with graphene oxide
JP4256469B1 (ja) 導電性高分子アクチュエータおよびその製造方法
JP4287504B1 (ja) 導電性高分子アクチュエータおよびその製造方法
JP4256470B1 (ja) 導電性高分子アクチュエータ、その製造方法、およびその駆動方法
CN101814577B (zh) 电致伸缩材料及其制备方法以及电热式致动器
CN105206738A (zh) 电致动材料及电致动器
CN105399139B (zh) 一种诱导二氧化钛纳米颗粒自组装形成珍珠链结构的方法
Khan et al. Polypyrrole nanoparticles-based soft actuator for artificial muscle applications
CN111113380B (zh) 一种pvc凝胶驱动的柔性机械抓手及其制备方法
Ko et al. Synthesis and characterization of nanofiber-type hydrophobic organic materials as electrodes for improved performance of PVDF-based piezoelectric nanogenerators
JP2012188484A (ja) 制御された形状を有する導電性ポリマーの製造方法
Yang et al. Flexible and transparent high-dielectric-constant polymer films based on molecular ferroelectric-modified poly (vinyl alcohol)
CN111740000A (zh) 一种MXene复合材料基电化学致动器、其制备方法和用途
Zhang et al. High-power triboelectric nanogenerators by using in-situ carbon dispersion method for energy harvesting and self-powered wireless control
KR102384264B1 (ko) 마찰 전기 발전 소자 및 이의 제조방법
JP2010161870A (ja) 導電性高分子アクチュエータおよびその製造方法
Lv et al. Micro/Nano‐Fabrication of Flexible Poly (3, 4‐Ethylenedioxythiophene)‐Based Conductive Films for High‐Performance Microdevices
Xu et al. Multiphotoinduced bending of azobenzene-modified graphene oxide/poly (vinyl alcohol) composite films for smart devices
Kong et al. Multi-stimuli responsive bilayer film based on clay and graphene derivative for flexible and smart devices
CN105803403A (zh) 一种电致动氧化石墨烯/金属双层薄膜及其制备方法
Ponnamma et al. Graphene/polymer nanocomposites: role in electronics
US8137521B2 (en) Carbon nanotube sheet
CN114181531B (zh) 用于制备致动器件的离子聚合物、致动器件及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20210402

Termination date: 20211016