【摘要】：光刺激由于其非接觸式的,精準的遠程控制,使得光驅微型機器人在新型微生物機器人或生物微型發(fā)動機中引起越來越多的關注。石墨烯優(yōu)異的光熱轉化性質使其在光響應性刺激反應材料的應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)作為基礎材料,并進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))結合,制備出兩種具有不同近紅外光(NIR)響應性變形規(guī)律的雙層復合物薄膜,GNPs-PDMS/PDMS雙層復合膜和RGO-TEM-SF-PDMS/PDMS雙層復合膜。并根據它們不同的變形規(guī)律設計了其在不同領域的應用實例。本文的主要工作集中在以下三個部分:(1)GNPs-PDMS/PDMS雙層復合膜的制備及變形規(guī)律的研究本文通過在GNPs/PDMS薄層上旋涂一層PDMS來制作出GNPs-PDMS/PDMS雙層復合膜。石墨烯優(yōu)異的光熱轉換性質,在近紅外光照射時,將光能轉化為熱,傳遞到雙層膜上。雙層復合膜向熱膨脹系數較小的一側彎曲。且研究發(fā)現當NIR向GNPs/PDMS層一側照射時,雙層致動器出現兩段式彎曲變形。本文對影響雙層復合薄膜變形效果的因素進行了研究。(2)RGO-TEM-SF-PDMS/PDMS雙層復合膜的制備及變形規(guī)律的研究本文通過簡單的刮涂法制作出RGO-TEM-SF-PDMS/PDMS雙層復合膜。同樣利用石墨烯優(yōu)異的光熱轉化性質,在近紅外光照射時,將光能轉化為熱,傳遞到雙層膜上。熱膨脹微球受熱發(fā)生劇烈的膨脹,體積增大至原來的幾十倍,RGO/TEM/SF/PDMS層和PDMS層產生較大的熱膨脹系數差異,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,該致動器的機械性能有了明顯的提高。本文對影響該雙層復合膜的變形效果的因素進行了研究。(3)GNPs-PDMS/PDMS雙層復合膜和RGO-TEM-SF-PDMS/PDMS雙層復合膜的應用根據GNPs-PDMS/PDMS雙層復合膜光響應迅速且變形可逆的特性,擬設計了一種類似機械手的抓爪,該雙層致動器可應用在生物醫(yī)學領域,如藥物運輸,植入醫(yī)療機器人等。RGO-TEM-SF-PDMS/PDMS被制作成一種活動鉸鏈,能將平面的2D結構轉變?yōu)槿S結構,并且能通過調節(jié)鉸鏈的長度實現不同程度的偏轉變形,從而構建更復雜的三維結構。這有望于在空間可展開的結構,自主裝等領域得到應用。
【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 當將少量的光致變色分子如偶氮苯，二

圖 2 偶氮苯發(fā)色團的光異構化和含偶氮苯的 CLCP 的光化學相變的示意圖ematic diagram demonstrating photoisomerization of the azobenzene chromical phase transition of the azobenzene-containing CLCPs
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.2

【參考文獻】

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本文編號：2639703