【摘要】：光刺激由于其非接觸式的,精準(zhǔn)的遠(yuǎn)程控制,使得光驅(qū)微型機(jī)器人在新型微生物機(jī)器人或生物微型發(fā)動(dòng)機(jī)中引起越來(lái)越多的關(guān)注。石墨烯優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)化性質(zhì)使其在光響應(yīng)性刺激反應(yīng)材料的應(yīng)用中具有極大的意義。本論文以石墨烯納米片(GNP)、氧化還原石墨烯(RGO)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)作為基礎(chǔ)材料,并進(jìn)一步與其他高分子材料(熱膨脹微球(TEM)和靜電紡絲素蛋白膜(SF))結(jié)合,制備出兩種具有不同近紅外光(NIR)響應(yīng)性變形規(guī)律的雙層復(fù)合物薄膜,GNPs-PDMS/PDMS雙層復(fù)合膜和RGO-TEM-SF-PDMS/PDMS雙層復(fù)合膜。并根據(jù)它們不同的變形規(guī)律設(shè)計(jì)了其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例。本文的主要工作集中在以下三個(gè)部分:(1)GNPs-PDMS/PDMS雙層復(fù)合膜的制備及變形規(guī)律的研究本文通過(guò)在GNPs/PDMS薄層上旋涂一層PDMS來(lái)制作出GNPs-PDMS/PDMS雙層復(fù)合膜。石墨烯優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換性質(zhì),在近紅外光照射時(shí),將光能轉(zhuǎn)化為熱,傳遞到雙層膜上。雙層復(fù)合膜向熱膨脹系數(shù)較小的一側(cè)彎曲。且研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)NIR向GNPs/PDMS層一側(cè)照射時(shí),雙層致動(dòng)器出現(xiàn)兩段式彎曲變形。本文對(duì)影響雙層復(fù)合薄膜變形效果的因素進(jìn)行了研究。(2)RGO-TEM-SF-PDMS/PDMS雙層復(fù)合膜的制備及變形規(guī)律的研究本文通過(guò)簡(jiǎn)單的刮涂法制作出RGO-TEM-SF-PDMS/PDMS雙層復(fù)合膜。同樣利用石墨烯優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)化性質(zhì),在近紅外光照射時(shí),將光能轉(zhuǎn)化為熱,傳遞到雙層膜上。熱膨脹微球受熱發(fā)生劇烈的膨脹,體積增大至原來(lái)的幾十倍,RGO/TEM/SF/PDMS層和PDMS層產(chǎn)生較大的熱膨脹系數(shù)差異,而發(fā)生較大的彎曲變形。且該彎曲變形狀態(tài)能很好的保持。靜電紡絲素蛋白的加入,該致動(dòng)器的機(jī)械性能有了明顯的提高。本文對(duì)影響該雙層復(fù)合膜的變形效果的因素進(jìn)行了研究。(3)GNPs-PDMS/PDMS雙層復(fù)合膜和RGO-TEM-SF-PDMS/PDMS雙層復(fù)合膜的應(yīng)用根據(jù)GNPs-PDMS/PDMS雙層復(fù)合膜光響應(yīng)迅速且變形可逆的特性,擬設(shè)計(jì)了一種類(lèi)似機(jī)械手的抓爪,該雙層致動(dòng)器可應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,如藥物運(yùn)輸,植入醫(yī)療機(jī)器人等。RGO-TEM-SF-PDMS/PDMS被制作成一種活動(dòng)鉸鏈,能將平面的2D結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S結(jié)構(gòu),并且能通過(guò)調(diào)節(jié)鉸鏈的長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)不同程度的偏轉(zhuǎn)變形,從而構(gòu)建更復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)。這有望于在空間可展開(kāi)的結(jié)構(gòu),自主裝等領(lǐng)域得到應(yīng)用。
【圖文】：

圖 1 光致變形高分子材料原理Fig.1 Principles of photodeformable Polymer Materials化作用 當(dāng)將少量的光致變色分子如偶氮苯，二

圖 2 偶氮苯發(fā)色團(tuán)的光異構(gòu)化和含偶氮苯的 CLCP 的光化學(xué)相變的示意圖ematic diagram demonstrating photoisomerization of the azobenzene chromical phase transition of the azobenzene-containing CLCPs
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2639703