CN115975121B - 一种双层复合材料仿生运动行为驱动器的制备方法 - Google Patents
一种双层复合材料仿生运动行为驱动器的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115975121B CN115975121B CN202310070579.8A CN202310070579A CN115975121B CN 115975121 B CN115975121 B CN 115975121B CN 202310070579 A CN202310070579 A CN 202310070579A CN 115975121 B CN115975121 B CN 115975121B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- composite material
- polyethylene glycol
- double
- product
- driving layer
- 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.)
- Active
Links
- 239000011664 nicotinic acid Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- -1 acrylic ester Chemical class 0.000 claims abstract description 58
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 58
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 claims abstract description 35
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 29
- QNILTEGFHQSKFF-UHFFFAOYSA-N n-propan-2-ylprop-2-enamide Chemical compound CC(C)NC(=O)C=C QNILTEGFHQSKFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 66
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 59
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 56
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 30
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 29
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 28
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 22
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 21
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 21
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 21
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 20
- PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N ε-Caprolactone Chemical compound O=C1CCCCCO1 PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- DCUFMVPCXCSVNP-UHFFFAOYSA-N methacrylic anhydride Chemical compound CC(=C)C(=O)OC(=O)C(C)=C DCUFMVPCXCSVNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 12
- KSBAEPSJVUENNK-UHFFFAOYSA-L tin(ii) 2-ethylhexanoate Chemical compound [Sn+2].CCCCC(CC)C([O-])=O.CCCCC(CC)C([O-])=O KSBAEPSJVUENNK-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 12
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 10
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical group O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 10
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 10
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 9
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims description 9
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims description 8
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical group [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 8
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 8
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 7
- MZRQZJOUYWKDNH-UHFFFAOYSA-N diphenylphosphoryl-(2,3,4-trimethylphenyl)methanone Chemical compound CC1=C(C)C(C)=CC=C1C(=O)P(=O)(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 MZRQZJOUYWKDNH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- LTYBJDPMCPTGEE-UHFFFAOYSA-N (4-benzoylphenyl) prop-2-enoate Chemical compound C1=CC(OC(=O)C=C)=CC=C1C(=O)C1=CC=CC=C1 LTYBJDPMCPTGEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N acetone Substances CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000003848 UV Light-Curing Methods 0.000 claims description 2
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000001723 curing Methods 0.000 claims description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims description 2
- 230000037147 athletic performance Effects 0.000 claims 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 66
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 23
- 239000012520 frozen sample Substances 0.000 description 9
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 5
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- XMLYCEVDHLAQEL-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one Chemical compound CC(C)(O)C(=O)C1=CC=CC=C1 XMLYCEVDHLAQEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000002355 dual-layer Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000002216 antistatic agent Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 239000012781 shape memory material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Medicinal Preparation (AREA)
Abstract
本申请公开了一种双层复合材料仿生运动行为驱动器的制备方法，采用温敏驱动层和光驱动层组成，其中温敏驱动层选用异丙基丙烯酰胺单体和光引发剂在特定波长的UV光下通过光引发剂引发反应而成；光驱动层选用丙烯酸酯改性聚乙二醇‑聚己内酯嵌段物和光热转化类单体在有机溶剂中采用热反应而成；本申请双层复合材料仿生运动行为驱动器具有快速响应性、可重复使用性以及优良的仿生运动能力，包括：温度和光诱导复合材料模仿手掌夹持物品和手指手势展示以及模拟花朵盛开等，适用于组织工程、伤口定向治疗及电子皮肤传感等领域，解决了普通驱动器单向驱动、不可重复使用、低响应速度等问题，为建造各种软体机器人和设备的实际仿生应用开辟了新道路。
Description
技术领域
本发明属于智能控制驱动器制备技术领域，尤其涉及一种双层复合材料仿生运动行为驱动器的制备方法。
背景技术
驱动器由于在外界刺激下可以产生可逆的形状变换成为最有前途的一种仿生智能材料。由于其自身的特点使驱动器在在市场上具有非常广泛的应用，应用领域包括人造肌肉，开关和软体机器人等，其中具有双重刺激响应性的柔性智能驱动器在机械、生物医药、传感器、人工肌肉和机器人等领域具有巨大的应用潜力。
近年来，聚乙二醇因具有良好的水溶性，并与许多有机物组分有良好的相溶性，且具有优良的润滑性、保湿性、分散性、粘接性，可作为抗静电剂及柔软剂等使用，在化妆品、制药、化纤、橡胶、塑料、造纸、油漆、电镀、农药、金属加工及食品加工等行业中均有着极为广泛的应用。因此基于聚乙二醇制备水凝胶驱动器是一种趋势，也是一个非常热点。聚己内酯是一种无毒，线性可吸收的脂肪族半结晶聚酯，其具有生物可降解性、优异的机械性能以及较强的韧性，同时还显示出了与其他聚合物材料互溶的独特特性，比如与聚氯乙烯、聚碳酸酯和聚苯乙烯。同样地，到目前为止也没有基于异丙基丙烯酰胺、聚乙二醇和聚己内酯嵌段物来制备水凝胶驱动器。所以，本申请根据其各自的有效作用，发明了一种双层复合材料仿生运动行为驱动器。
发明内容
解决的技术问题：
针对现有技术的不足，本申请提供了一种双层复合材料仿生运动行为驱动器的制备方法，解决了目前存在的没有基于异丙基丙烯酰胺、聚乙二醇和聚己内酯嵌段物来制备水凝胶驱动器等难题。
技术方案：
为实现上述目的，本申请通过以下技术方案予以实现：
一种双层复合材料仿生运动行为驱动器的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，制备丙烯酸酯改性聚乙二醇-聚己内酯嵌段物：将聚乙二醇、己内酯和辛酸亚锡依次加入三口烧瓶中，混合均匀后通氮气30分钟，然后将混合液在140℃氮气保护下保持搅拌反应24h，反应完后冷却后与甲基丙烯酸酐混合均匀后倒入单口烧瓶中后通氮气30分钟，然后将混合液在130℃保持搅拌反应7h，最后将产物放置在真空烘箱中烘干制得丙烯酸酯改性聚乙二醇-聚己内酯嵌段物；
步骤B，合成光驱动层：丙烯酸酯改性聚乙二醇-聚己内酯嵌段物、光热转化类单体、热引发剂和N,N-二甲基甲酰胺依次加入烧瓶中，超声15min后将混合液放置在65℃烘箱中反应1.5h，反应完后冷却制得产物用去离子水浸泡4h直到产物中的N,N-二甲基甲酰胺被水取代；
步骤C，制备温敏驱动层，从而制得双层复合材料仿生运动行为驱动器：称取异丙基丙烯酰胺、去离子水、光引发剂依次加入玻璃瓶中，混合均匀，将温度控制为25℃并搅拌溶解，然后将混合物倒入上述光驱动层表面并放入-20℃环境中冷冻至全部结晶，拿透明玻璃将上述全部结晶的样品表面封盖，在特定波长的UV光下通过光引发剂引发反应获得温敏驱动层，制得双层复合材料仿生运动行为驱动器。
优选的，所述丙烯酸酯改性聚乙二醇-聚己内酯嵌段物通式为：
其中a为10-20，b为10-20，c为5-10。
优选的，所述丙烯酸酯改性聚乙二醇-聚己内酯嵌段物由下述步骤和质量份数配比的原料制备而成：
步骤a：称取聚乙二醇、己内酯和辛酸亚锡依次加入三口烧瓶中，混合均匀后通氮气30分钟，然后将混合液在140℃氮气保护下保持搅拌反应24h，反应完后冷却制得产物a备用；所述聚乙二醇和己内酯质量份数配比为1:2，辛酸亚锡为聚乙二醇和己内酯总质量的0.5％。
步骤b：将产物a与甲基丙烯酸酐混合均匀后倒入单口烧瓶中后通氮气30分钟，然后将混合液在130℃保持搅拌反应7h，最后将产物放置在真空烘箱中烘干；所述产物a与甲基丙烯酸酐的质量份数配比为1:0.1。
优选的，所述光驱动层由下述步骤和质量份数配比的原料制备而成：
第一步：称取丙烯酸酯改性聚乙二醇-聚己内酯嵌段物、光热转化类单体、热引发剂和N,N-二甲基甲酰胺依次加入烧瓶中，超声15min后将混合液放置在65℃烘箱中反应1.5h，反应完后冷却制得产物A备用；所述丙烯酸酯改性聚乙二醇-聚己内酯嵌段物和光热类转化单体的质量份数配比为1:3，热引发剂和N,N-二甲基甲酰胺分别为聚乙二醇-聚己内酯嵌段物和光热类转化单体总质量的0.5％和700％；
第二步：将产物A用去离子水浸泡4h直到产物A中的N,N-二甲基甲酰胺被水取代光驱动层。
优选的，所述光热转化类单体为四氧化三铁纳米粒子和/或氧化石墨烯，所述热引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。
优选的，所述四氧化三铁纳米粒子和氧化石墨烯的质量份数配比为1:1。
优选的，所述温敏驱动层由下述步骤和质量份数配比的原料制备而成：
S1：称取异丙基丙烯酰胺、去离子水、光引发剂依次加入玻璃瓶中，混合均匀，将温度控制为25℃并搅拌溶解，然后将混合物倒入光驱动层表面并放入-20℃环境中冷冻至全部结晶；所述异丙基丙烯酰胺和去离子水的质量份数配比为1:5～8；光引发剂用量为异丙基丙烯酰胺质量的0.5～1％；
S2：拿透明玻璃将上述全部结晶的样品表面封盖并用UV灯对其光照，最终获得温敏驱动层，由以上步骤制备的温敏驱动层最终产品质量与理论质量之比计算产率为93％。
优选的，所述光引发剂为4-丙烯酰氧基二苯甲酮、4-二甲胺基-苯甲酸乙酯、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦中的一种或多种。
优选的，所述UV灯的UV光固化在波长365～390nm的紫外光下进行，固化时间为30～45min，UV辐射剂量为280～450mW/cm2。
本发明的原理是：基于异丙基丙烯酰胺、聚乙二醇和聚己内酯嵌段物来制备水凝胶驱动器，聚异丙基丙烯酰胺为一种温敏性聚合物，其状态可随温度的变化发生相转变，其次聚己内酯和聚乙二醇聚合物为一种形状记忆材料，可以通过光照进行光热转换控制其形变，从而实现仿生运动行为驱动器的制备。
有益效果：
本申请提供了一种双层复合材料仿生运动行为驱动器的制备方法，具备以下有益效果：
1、本发明的一种双层复合材料仿生运动行为驱动器具有快速响应性、可重复使用性以及优良的仿生运动能力。
2、温度和光诱导复合材料模仿手掌夹持物品和手指手势展示以及模拟花朵盛开等，适用于组织工程、伤口定向治疗及电子皮肤传感等领域。
3、解决了普通驱动器单向驱动、不可重复使用、低响应速度等问题，为建造各种软体机器人和设备的实际仿生应用开辟了新道路。
附图说明
图1是本申请的双层复合材料仿生运动行为驱动器的制备方法温敏驱动层红外谱图。
图2是本申请一种双层复合材料仿生运动行为驱动器光驱动层红外谱图；
图3是本申请一种双层复合材料仿生运动行为驱动器的实物图；
图4是本申请一种双层复合材料仿生运动行为驱动器的温度和光驱动过程示意图。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本申请的原料均为市场可得品。
实施例1：
一种双层复合材料仿生运动行为驱动器的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，制备丙烯酸酯改性聚乙二醇-聚己内酯嵌段物：
步骤a：称取10g聚乙二醇(6000)、20g己内酯和0.15g辛酸亚锡依次加入三口烧瓶中，混合均匀后通氮气30分钟，然后将混合液在140℃氮气保护下保持搅拌反应24h，反应完后冷却制得产物a备用；
步骤b：称取5g产物a与0.5g甲基丙烯酸酐混合均匀后倒入单口烧瓶中后通氮气30分钟，然后将混合液在130℃保持搅拌反应7h，最后将产物放置在真空烘箱中烘干；
步骤B，合成光驱动层：
第一步：称取0.5g丙烯酸酯改性聚乙二醇-聚己内酯嵌段物、1.5g四氧化三铁纳米粒子、0.1g过硫酸钾和14gN,N-二甲基甲酰胺依次加入烧瓶中，超声15min后将混合液放置在65℃烘箱中反应1.5h，反应完后冷却制得产物A备用；
第二步：将产物A用去离子水浸泡4h直到产物A中的N,N-二甲基甲酰胺被水取代，制得光驱动层；
步骤C，制备温敏驱动层从而制得双层复合材料仿生运动行为驱动器：
S1：称取0.5g异丙基丙烯酰胺、2.5g去离子水、0.0025g4-丙烯酰氧基二苯甲酮依次加入玻璃瓶中，混合均匀，将温度控制为25℃并搅拌溶解，然后将混合物倒入上述光驱动层表面并放入-20℃环境中冷冻至全部结晶；
S2：拿透明玻璃将上述冷冻好的全部结晶的样品表面封盖并用365nm UV灯对其光照30min，UV辐射剂量为280mW/cm2，最终获得双层复合材料仿生运动行为驱动器。
实施例2：
一种双层复合材料仿生运动行为驱动器的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，制备丙烯酸酯改性聚乙二醇-聚己内酯嵌段物：
步骤a：称取10g聚乙二醇(6000)、20g己内酯和0.15g辛酸亚锡依次加入三口烧瓶中，混合均匀后通氮气30分钟，然后将混合液在140℃氮气保护下保持搅拌反应24h，反应完后冷却制得产物a备用；
步骤b：称取5g产物a与0.5g甲基丙烯酸酐混合均匀后倒入单口烧瓶中后通氮气30分钟，然后将混合液在130℃保持搅拌反应7h，最后将产物放置在真空烘箱中烘干；
步骤B，合成光驱动层：
第一步：称取0.5g丙烯酸酯改性聚乙二醇-聚己内酯嵌段物、1.5g四氧化三铁纳米粒子、0.1g过硫酸钾和14gN,N-二甲基甲酰胺依次加入烧瓶中，超声15min后将混合液放置在65℃烘箱中反应1.5h，反应完后冷却制得产物A备用；
第二步：将产物A用去离子水浸泡4h直到产物A中的N,N-二甲基甲酰胺被水取代，制得光驱动层；
步骤C，制备温敏驱动层从而制得双层复合材料仿生运动行为驱动器：
S1：称取0.5g异丙基丙烯酰胺、3.5g去离子水、0.0040g 4-二甲胺基-苯甲酸乙酯依次加入玻璃瓶中，混合均匀，将温度控制为25℃并搅拌溶解，然后将混合物倒入上述光驱动层表面并放入-20℃环境中冷冻至全部结晶；
S2：拿透明玻璃将上述冷冻好的样品表面封盖并用380nm UV灯对其光照35min，UV辐射剂量为350mW/cm2，最终获得双层复合材料仿生运动行为驱动器。
实施例3：
一种双层复合材料仿生运动行为驱动器的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，制备丙烯酸酯改性聚乙二醇-聚己内酯嵌段物：
步骤a：称取10g聚乙二醇(6000)、20g己内酯和0.15g辛酸亚锡依次加入三口烧瓶中，混合均匀后通氮气30分钟，然后将混合液在140℃氮气保护下保持搅拌反应24h，反应完后冷却制得产物a备用；
步骤b：称取5g产物a与0.5g甲基丙烯酸酐混合均匀后倒入单口烧瓶中后通氮气30分钟，然后将混合液在130℃保持搅拌反应7h，最后将产物放置在真空烘箱中烘干；
步骤B，合成光驱动层：
第一步：称取0.5g丙烯酸酯改性聚乙二醇-聚己内酯嵌段物、1.5g四氧化三铁纳米粒子、0.1g过硫酸钾和14gN,N-二甲基甲酰胺依次加入烧瓶中，超声15min后将混合液放置在65℃烘箱中反应1.5h，反应完后冷却制得产物A备用；
第二步：将产物A用去离子水浸泡4h直到产物A中的N,N-二甲基甲酰胺被水取代，制得光驱动层；
步骤C，制备温敏驱动层从而制得双层复合材料仿生运动行为驱动器：
S1：称取0.5g异丙基丙烯酰胺、4.0g去离子水、0.005g 2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮依次加入玻璃瓶中，混合均匀，将温度控制为25℃并搅拌溶解，然后将混合物倒入上述光驱动层表面并放入-20℃环境中冷冻至全部结晶；
S2：拿透明玻璃将上述冷冻好的样品表面封盖并用390nm UV灯对其光照40min，UV辐射剂量为450mW/cm2，最终获得双层复合材料仿生运动行为驱动器。
实施例4：
一种双层复合材料仿生运动行为驱动器的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，制备丙烯酸酯改性聚乙二醇-聚己内酯嵌段物：
步骤a：称取10g聚乙二醇(6000)、20g己内酯和0.15g辛酸亚锡依次加入三口烧瓶中，混合均匀后通氮气30分钟，然后将混合液在140℃氮气保护下保持搅拌反应24h，反应完后冷却制得产物a备用；
步骤b：称取5g产物a与0.5g甲基丙烯酸酐混合均匀后倒入单口烧瓶中后通氮气30分钟，然后将混合液在130℃保持搅拌反应7h，最后将产物放置在真空烘箱中烘干；
步骤B，合成光驱动层：
第一步：称取0.5g丙烯酸酯改性聚乙二醇-聚己内酯嵌段物、1.5g四氧化三铁纳米粒子、0.1g过硫酸钾和14gN,N-二甲基甲酰胺依次加入烧瓶中，超声15min后将混合液放置在65℃烘箱中反应1.5h，反应完后冷却制得产物A备用；
第二步：将产物A用去离子水浸泡4h直到产物A中的N,N-二甲基甲酰胺被水取代，制得光驱动层；
步骤C，制备温敏驱动层从而制得双层复合材料仿生运动行为驱动器：
S1：称取0.5g异丙基丙烯酰胺、4.0g去离子水、0.005g 2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦依次加入玻璃瓶中，混合均匀，将温度控制为25℃并搅拌溶解，然后将混合物倒入上述光驱动层表面并放入-20℃环境中冷冻至全部结晶；
S2：拿透明玻璃将上述冷冻好的样品表面封盖并用390nm UV灯对其光照40min，UV辐射剂量为450mW/cm2，最终获得双层复合材料仿生运动行为驱动器。
实施例5：
一种双层复合材料仿生运动行为驱动器的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，制备丙烯酸酯改性聚乙二醇-聚己内酯嵌段物：
步骤a：称取10g聚乙二醇(6000)、20g己内酯和0.15g辛酸亚锡依次加入三口烧瓶中，混合均匀后通氮气30分钟，然后将混合液在140℃氮气保护下保持搅拌反应24h，反应完后冷却制得产物a备用；
步骤b：称取5g产物a与0.5g甲基丙烯酸酐混合均匀后倒入单口烧瓶中后通氮气30
分钟，然后将混合液在130℃保持搅拌反应7h，最后将产物放置在真空烘箱中烘干；
步骤B，合成光驱动层：
第一步：称取0.5g丙烯酸酯改性聚乙二醇-聚己内酯嵌段物、1.5g四氧化三铁纳米粒子、
0.1g过硫酸钾和14gN,N-二甲基甲酰胺依次加入烧瓶中，超声15min后将混合液放置在65℃烘箱中反应1.5h，反应完后冷却制得产物A备用；
第二步：将产物A用去离子水浸泡4h直到产物A中的N,N-二甲基甲酰胺被水取代，制得光驱动层；
步骤C，制备温敏驱动层从而制得双层复合材料仿生运动行为驱动器：
S1：称取0.5g异丙基丙烯酰胺、4.0g去离子水、0.0025g 2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦和0.0025g 2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮依次加入玻璃瓶中，混合均匀，将温度控制为25℃并搅拌溶解，然后将混合物倒入上述光驱动层表面并放入-20℃环境中冷冻至全部结晶；
S2：拿透明玻璃将上述冷冻好的样品表面封盖并用390nm UV灯对其光照40min，UV辐射剂量为450mW/cm2，最终获得双层复合材料仿生运动行为驱动器。
实施例6
一种双层复合材料仿生运动行为驱动器的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，制备丙烯酸酯改性聚乙二醇-聚己内酯嵌段物：
步骤a：称取10g聚乙二醇(6000)、20g己内酯和0.15g辛酸亚锡依次加入三口烧瓶中，混合均匀后通氮气30分钟，然后将混合液在140℃氮气保护下保持搅拌反应24h，反应完后冷却制得产物a备用；
步骤b：称取5g产物a与0.5g甲基丙烯酸酐混合均匀后倒入单口烧瓶中后通氮气30分钟，然后将混合液在130℃保持搅拌反应7h，最后将产物放置在真空烘箱中烘干；
步骤B，合成光驱动层：
第一步：称取0.5g丙烯酸酯改性聚乙二醇-聚己内酯嵌段物、1.5g四氧化三铁纳米粒子、0.1g过硫酸钾和14gN,N-二甲基甲酰胺依次加入烧瓶中，超声15min后将混合液放置在65℃烘箱中反应1.5h，反应完后冷却制得产物A备用；
第二步：将产物A用去离子水浸泡4h直到产物A中的N,N-二甲基甲酰胺被水取代，制得光驱动层；
步骤C，制备温敏驱动层从而制得双层复合材料仿生运动行为驱动器：
S1：称取0.5g异丙基丙烯酰胺、4.0g去离子水、0.0015g 2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、0.0025g 2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮和0.001g 4-丙烯酰氧基二苯甲酮依次加入玻璃瓶中，混合均匀，将温度控制为25℃并搅拌溶解，然后将混合物倒入上述光驱
动层表面并放入-20℃环境中冷冻至全部结晶；
S2：拿透明玻璃将上述冷冻好的样品表面封盖并用390nmUV灯对其光照40min，UV辐射剂量为450mW/cm2，最终获得双层复合材料仿生运动行为驱动器。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种双层复合材料仿生运动行为驱动器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A，制备丙烯酸酯改性聚乙二醇-聚己内酯嵌段物：将聚乙二醇、己内酯和辛酸亚锡依次加入三口烧瓶中，混合均匀后通氮气30分钟，然后将混合液在140℃氮气保护下保持搅拌反应24 h，反应完后冷却后与甲基丙烯酸酐混合均匀后倒入单口烧瓶中后通氮气30分钟，然后将混合液在130℃保持搅拌反应7h，最后将产物放置在真空烘箱中烘干制得丙烯酸酯改性聚乙二醇-聚己内酯嵌段物；
步骤B，合成光驱动层：丙烯酸酯改性聚乙二醇-聚己内酯嵌段物、光热转化类单体、热引发剂和N,N-二甲基甲酰胺依次加入烧瓶中，超声15min后将混合液放置在65℃烘箱中反应1.5h，反应完后冷却制得产物用去离子水浸泡4 h直到产物中的N,N-二甲基甲酰胺被水取代；所述光热转化类单体为四氧化三铁纳米粒子和/或氧化石墨烯，所述热引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵；
步骤C，制备温敏驱动层，从而制得双层复合材料仿生运动行为驱动器：称取异丙基丙烯酰胺、去离子水、光引发剂依次加入玻璃瓶中，混合均匀，将温度控制为25℃并搅拌溶解，然后将混合物倒入上述光驱动层表面并放入-20℃环境中冷冻至全部结晶，拿透明玻璃将上述全部结晶的样品表面封盖，在特定波长的UV光下通过光引发剂引发反应获得温敏驱动层，制得双层复合材料仿生运动行为驱动器。
2.根据权利要求1所述的双层复合材料仿生运动行为驱动器的制备方法，其特征在于：所述丙烯酸酯改性聚乙二醇-聚己内酯嵌段物通式为：
；其中a为10-20，b为10-20，c为5-10。
3.根据权利要求1所述双层复合材料仿生运动行为驱动器的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸酯改性聚乙二醇-聚己内酯嵌段物由下述步骤和质量份数配比的原料制备而成：
步骤a：称取聚乙二醇、己内酯和辛酸亚锡依次加入三口烧瓶中，混合均匀后通氮气30分钟，然后将混合液在140℃氮气保护下保持搅拌反应24h，反应完后冷却制得产物a备用；所述聚乙二醇和己内酯质量份数配比为1:2，辛酸亚锡为聚乙二醇和己内酯总质量的0.5%；
步骤b：将产物a与甲基丙烯酸酐混合均匀后倒入单口烧瓶中后通氮气30分钟，然后将混合液在130℃保持搅拌反应7h，最后将产物放置在真空烘箱中烘干；所述产物a与甲基丙烯酸酐的质量份数配比为1:0.1。
4.根据权利要求1所述的双层复合材料仿生运动行为驱动器的制备方法，其特征在于：所述光驱动层由下述步骤和质量份数配比的原料制备而成：
第一步：称取丙烯酸酯改性聚乙二醇-聚己内酯嵌段物、光热转化类单体、热引发剂和N,N-二甲基甲酰胺依次加入烧瓶中，超声15min后将混合液放置在65℃烘箱中反应1.5h，反应完后冷却制得产物A备用；所述丙烯酸酯改性聚乙二醇-聚己内酯嵌段物和光热类转化单体的质量份数配比为1:3，热引发剂和N,N-二甲基甲酰胺分别为聚乙二醇-聚己内酯嵌段物和光热类转化单体总质量的0.5%和700%；
第二步：将产物A用去离子水浸泡4h直到产物A中的N,N-二甲基甲酰胺被水取代制得光驱动层。
5.根据权利要求1所述的双层复合材料仿生运动行为驱动器的制备方法，其特征在于：所述四氧化三铁纳米粒子和氧化石墨烯的质量份数配比为1:1。
6.根据权利要求1-5任一所述双层复合材料仿生运动行为驱动器的制备方法，其特征在于：所述温敏驱动层由下述步骤和质量份数配比的原料制备而成：
S1：称取异丙基丙烯酰胺、去离子水、光引发剂依次加入玻璃瓶中，混合均匀，将温度控制为25℃并搅拌溶解，然后将混合物倒入光驱动层表面并放入-20℃环境中冷冻至全部结晶；所述异丙基丙烯酰胺和去离子水的质量份数配比为1:5~8；光引发剂用量为异丙基丙烯酰胺质量的0.5~1%；
S2：拿透明玻璃将上述全部结晶的样品表面封盖并用UV灯对其光照，最终获得温敏驱动层，由以上步骤制备的温敏驱动层最终产品质量与理论质量之比计算产率为93%。
7.根据权利要求6所述双层复合材料仿生运动行为驱动器的制备方法，其特征在于：所述光引发剂为4-丙烯酰氧基二苯甲酮、4-二甲胺基-苯甲酸乙酯、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2,4,6（三甲基苯甲酰基）二苯基氧化膦中的一种或多种。
8.根据权利要求6所述双层复合材料仿生运动行为驱动器的制备方法，其特征在于：所述UV灯的UV光固化在波长365~390nm的紫外光下进行，固化时间为30~45min，UV辐射剂量为280~450 mW/cm2。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310070579.8A CN115975121B (zh) | 2023-02-07 | 2023-02-07 | 一种双层复合材料仿生运动行为驱动器的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310070579.8A CN115975121B (zh) | 2023-02-07 | 2023-02-07 | 一种双层复合材料仿生运动行为驱动器的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115975121A CN115975121A (zh) | 2023-04-18 |
| CN115975121B true CN115975121B (zh) | 2024-06-04 |
Family
ID=85962470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310070579.8A Active CN115975121B (zh) | 2023-02-07 | 2023-02-07 | 一种双层复合材料仿生运动行为驱动器的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115975121B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007211147A (ja) * | 2006-02-10 | 2007-08-23 | Chukyo Yushi Kk | 感温感光性組成物およびこれを用いた感温性フィルム |
| KR20160126299A (ko) * | 2015-04-23 | 2016-11-02 | 동아대학교 산학협력단 | 그래프트형 광감응성 수화겔, 이를 포함하는 엑츄에이터 및 이의 제조방법 |
| KR20180130419A (ko) * | 2017-05-29 | 2018-12-07 | 숭실대학교산학협력단 | 다층 하이드로젤 자가 접힘을 이용한 생체 로봇 및 이의 제조 방법 |
| KR102025864B1 (ko) * | 2018-03-22 | 2019-11-04 | 전남대학교산학협력단 | 아크릴산을 포함하는 하이드로젤 액추에이터 및 그 제조방법 |
| CN112126082A (zh) * | 2020-08-18 | 2020-12-25 | 浙江大学衢州研究院 | 一种自修复多重光响应的双层超分子水凝胶、其制备方法和应用 |
| CN112876603A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-06-01 | 无锡东恒新能源科技有限公司 | 一种智能温敏水凝胶的制备方法 |
| CN114854046A (zh) * | 2022-05-09 | 2022-08-05 | 南京林业大学 | 一种三重刺激响应性双层水凝胶致动器及其制备方法 |
| WO2022171065A1 (zh) * | 2021-02-09 | 2022-08-18 | 江南大学 | 一种光驱动光催化反应器及其制备方法 |
-
2023
- 2023-02-07 CN CN202310070579.8A patent/CN115975121B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007211147A (ja) * | 2006-02-10 | 2007-08-23 | Chukyo Yushi Kk | 感温感光性組成物およびこれを用いた感温性フィルム |
| KR20160126299A (ko) * | 2015-04-23 | 2016-11-02 | 동아대학교 산학협력단 | 그래프트형 광감응성 수화겔, 이를 포함하는 엑츄에이터 및 이의 제조방법 |
| KR20180130419A (ko) * | 2017-05-29 | 2018-12-07 | 숭실대학교산학협력단 | 다층 하이드로젤 자가 접힘을 이용한 생체 로봇 및 이의 제조 방법 |
| KR102025864B1 (ko) * | 2018-03-22 | 2019-11-04 | 전남대학교산학협력단 | 아크릴산을 포함하는 하이드로젤 액추에이터 및 그 제조방법 |
| CN112126082A (zh) * | 2020-08-18 | 2020-12-25 | 浙江大学衢州研究院 | 一种自修复多重光响应的双层超分子水凝胶、其制备方法和应用 |
| CN112876603A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-06-01 | 无锡东恒新能源科技有限公司 | 一种智能温敏水凝胶的制备方法 |
| WO2022171065A1 (zh) * | 2021-02-09 | 2022-08-18 | 江南大学 | 一种光驱动光催化反应器及其制备方法 |
| CN114854046A (zh) * | 2022-05-09 | 2022-08-05 | 南京林业大学 | 一种三重刺激响应性双层水凝胶致动器及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 基于丙烯酸酯封端PCL-PEG-PCL光聚合水凝胶的合成与表征;赵三平 等;《北京理工大学学报》;20021230;第22卷(第6期);第105-110页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115975121A (zh) | 2023-04-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | UV-curable self-healing polyurethane coating based on thiol-ene and Diels-Alder double click reactions | |
| Zhao et al. | Macroscopic layered organogel–hydrogel hybrids with controllable wetting and swelling performance | |
| CN110229374A (zh) | 一种高强度取向型聚乙烯醇水凝胶的制备方法及应用 | |
| CN111269373B (zh) | 基于共晶的可重塑形状记忆弹性体的制备方法 | |
| Huang et al. | Improvement of biodegradability of UV-curable adhesives modified by a novel polyurethane acrylate | |
| CN106496568B (zh) | 一种清洁抗污型两亲性共聚物网络及其制备方法 | |
| CN111349257B (zh) | 一种光编程构筑3d形状记忆材料的方法及所得产品和应用 | |
| CN106110398B (zh) | 具有表面微结构可降解形状记忆高分子血管支架的制备方法 | |
| CN108047104B (zh) | 一种可降低体积收缩的可聚合的二硫化合物的制备及用途 | |
| CN110527036A (zh) | 具有水响应双向可逆形状记忆功能的高分子材料及其制备方法 | |
| CN111420129B (zh) | 降低医用镁基材料腐蚀速率的可降解聚碳酸酯涂层的制备方法 | |
| Qiu et al. | Regulating asynchronous deformations of biopolyester elastomers via photoprogramming and strain-induced crystallization | |
| CN115975121B (zh) | 一种双层复合材料仿生运动行为驱动器的制备方法 | |
| CN103232574A (zh) | 一种壳聚糖co2响应性、温度响应性稳定纳米胶束的制备方法 | |
| CN110938219B (zh) | 一种交联度可调的紫外光固化透明质酸水凝胶的制备方法及其应用 | |
| CN109456461B (zh) | 一种向光性形状记忆聚合物材料、其制备方法及应用 | |
| CN111269438A (zh) | 一种取向型微纤维水凝胶及其制备方法 | |
| Wang et al. | A poly (glycerol sebacate) based photo/thermo dual curable biodegradable and biocompatible polymer for biomedical applications | |
| Jiang et al. | 4D printing of single-network shape memory polyurethanes with two-way actuation properties | |
| Zhang et al. | A nucleobase-inspired super adhesive hydrogel with desirable mechanical, tough and fatigue resistant properties based on cytosine and ε-caprolactone | |
| CN106496464B (zh) | 一种紫外光固化防污型两亲性网络及其制备方法 | |
| CN105504251B (zh) | 一种可降解硅基杂化高分子生物医用弹性体及其制备方法 | |
| Liu et al. | Photothermal-responsive lignin-based polyurethane with mechanically robust, fast self-healing, solid-state plasticity and shape-memory performance | |
| Li et al. | Molecular hard-segment engineered polyurethane with thermochromism, shape memory, humidity-driven, and self-healing capabilities | |
| CN117487065A (zh) | 一种光致形变液晶高分子薄膜及其制备方法和应用 |
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 |