聚合物水凝膠基致動(dòng)器是指智能的刺激響應(yīng)水凝膠,在各種外部刺激時(shí)會(huì)產(chǎn)生可逆地變形。將諸如pH,光,熱,磁場(chǎng)和離子強(qiáng)度之類的外部能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械運(yùn)動(dòng)的水凝膠致動(dòng)器在近年來引起了極大的關(guān)注。為了確保水凝膠致動(dòng)器在廣泛領(lǐng)域中的實(shí)用性,需要建立穩(wěn)定可靠的快速響應(yīng)和快速恢復(fù)性能。已經(jīng)提出了幾種解決方案,例如,使用納米復(fù)合材料在水凝膠中構(gòu)筑多孔和各向異性結(jié)構(gòu),以提高響應(yīng)速度和變形效率。本論文主要從蒙脫土（MMT）與聚異丙基丙烯酰胺（PNIPAM）復(fù)合水凝膠制備和致動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā),設(shè)計(jì)出高響應(yīng)速度和高恢復(fù)速度的水凝膠致動(dòng)器。本論文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下部分:1.制備MMT-PNIPAM復(fù)合水凝膠,并構(gòu)筑水凝膠致動(dòng)器,通過控制MMT含量來控制水凝膠的驅(qū)動(dòng)方向,通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來提高致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)多樣性。結(jié)果表明,MMT含量為0.2 g時(shí)該致動(dòng)器響應(yīng)可達(dá)36°/s,響應(yīng)幅度可達(dá)289°,可通過水凝膠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)字母“Z”“S”“T”“U”等可控驅(qū)動(dòng)。2.為了解決水凝膠驅(qū)動(dòng)變形后恢復(fù)慢的問題,我們?cè)贛MT-PNIPAM復(fù)合水凝膠的基礎(chǔ)上,采用3-氨丙基三乙氧基硅烷水解處理MMT,使其表面正電化,并通過異種電荷吸引... 

【文章來源】：浙江理工大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２基于以下條件的水凝膠致動(dòng)器：（ａ）由滲透壓變化驅(qū)動(dòng)的刺激響應(yīng)水凝膠示意圖，（ｄ）受變化磁??場(chǎng)控制的磁性粒子的水凝膠示意圖，（ｇ）受變化電場(chǎng)控制的自由離子的水凝膠示意圖，和（ｊ）具有腔室??結(jié)構(gòu)的通過液壓或氣壓致動(dòng)的水凝膠示意圖

浙江理工大學(xué)碩士學(xué)位論文?ＰＮＩＰＡＭ基復(fù)合水凝膠的制備及驅(qū)動(dòng)行為研究??１．３水凝膠致動(dòng)器的各向異性結(jié)構(gòu)??普遍原則是，材料的潛在用途主要由特性決定，而特性基本上由結(jié)構(gòu)決定。因此，??各向異性結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造對(duì)于水凝膠致動(dòng)器的開發(fā)至關(guān)重要。到目前為止，各種非均??質(zhì)結(jié)構(gòu)包括雙層結(jié)構(gòu)１〇８－７牝梯度結(jié)構(gòu)１７１－７３１，圖案化結(jié)構(gòu)「４力１，定向結(jié)構(gòu)１７６－７９１，等己被探??索（圖１．３）??（ＣＭＨＦ?（Ｖ?Ｊ??議國(guó)＿圓??Ｂｉｌａｙｅｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?Ｇｒａｄｉｅｎｔ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?Ｏｒｉｅｎｔｅｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??圖１．３各種各向異性結(jié)構(gòu)的示意圖，包括雙層結(jié)構(gòu)，梯度結(jié)構(gòu)，圖案化結(jié)構(gòu)和定向結(jié)構(gòu)ｌ８＂ｌ??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３．?Ｔｈｅ?ｃａｒｔｏｏｎ?ｇｕｒｅｓ?ｏｆ?ｖａｒｉｏｕｓ?ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，?ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ?ｂｉｌａｙｅｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，?ｇｒａｄｉｅｎｔ??ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，?ｐａｔｔｅｒｎｅｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，?ａｎｄ?ｏｒｉｅｎｔｅｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ＇８０１??１．３．１雙層結(jié)構(gòu)??由兩個(gè)具有不同溶脹率或溶脹率的水凝膠片組成的雙層水凝膠致動(dòng)器己經(jīng)成功開發(fā)，??可以根據(jù)兩個(gè)部件的不對(duì)稱響應(yīng)特性進(jìn)行可控制的變形，例如彎曲和彎曲。為了構(gòu)建雙??層水凝膠致動(dòng)器，己經(jīng)探索了幾種方法，包括逐層聚合，通過可逆開關(guān)組裝不同的水凝??膠（例如主客相互作用）和氫鍵。（例如主客相互作用）和氫鍵。??逐層聚合ｌ６９，８ｔ＞ｌ是一種用于制造具有雙層結(jié)構(gòu)的水凝膠致動(dòng)器的廣泛使用的策略。在??制備過程中，第二層的單

?海＃＿?＿??＂Ｍｉ、丄、、丄、??■＃？?ｓｗｅｌｌｉｎｇ?ｓｈｒｉｎｋｉｎｇ?＂＇°＊ｐ＇，，Ｙ??＾０?—??Ｒｅｌｅａｓｅ?ｗａｔｅｒ?ｗｉｔｈ?ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?（ＬＣＳＴ）??（ｂ）?Ｃｌｏｓｅ?ａｎｄ?ｒｅｏｐｅｎ?ｉｎ?ｗａｔｅｒ?（ｃ）?Ｃｌｏｓｅ?ａｎｄ?ｒｅｏｐｅｎ?ｉｎ?ｏｉｌ??ａ＾Ｊｌ??（ｄ）?Ｇｒａｓｐ?ａｎｄ?ｒｅｌｅａｓｅ?ｉｎ?ａｉｒ??＿?．?＿｜Ｐ??產(chǎn)一５』?Ｇｒａｓｐ?ｒ?Ｒｅｌｅａｓｅ??圖１．４⑷制成了由ＰＮＩＰＡＭ層和Ｐ（ＡＡｃ－ｃｏ＾ＡＡｍ）層組成的雙層水凝膠，ＰＮ１ＰＡ１Ｖ１層會(huì)隨著溫度的升??高而釋放水，而Ｐ（ＡＡ〇Ｃ〇－ＡＡｍ）層會(huì)吸收水隨著溫度升高，水會(huì)滲入水中，結(jié)果雙層水凝膠會(huì)彎??曲。（ｂ）在４０和丨５°Ｃ的水中關(guān)閉和重新打開水凝膠凝膠劑。（ｃ＞在４０和丨５°Ｃ下關(guān)閉和重新打開水??凝膠劑。ｄ＞水凝膠夾持器抓住加熱的金屬絲，將其提起，并在與冰冷的表面接觸時(shí)釋放１８３１。??Ｆｉｇ．１．４?（ａ）?Ａ?ｂｉｌａｖｅｒ?ｈｙｄｒｏｇｅｌ?ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ?ｏｆ?ａ?ＰＮＩＰＡＭ?ｌａｙｅｒ?ａｎｄ?ａ?Ｐ（ＡＡｃ－ｃｏ－ＡＡｍ）?ｌａｙｅｒ?ｉｓ?ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ，??ｔｈｅ?ＰＮ１ＰＡＭ?ｌａｙｅｒ?ｗｏｕｌｄ?ｒｅｌｅａｓｅ?ｗａｔｅｒ?ｗｉｔｈ?ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，?ｗｈｉｌｅ?ｔｈｅ?Ｐ（ＡＡｃ－ｃｏ－ＡＡｍ）?ｌａｙｅｒ??ｗｏｕｌｄ?ｕｐｔａｋｅ?ｗａｔｅｒ?ｗｉｔｈ?ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｂｉｌａｙｅｒ?ｈｙｄｒｏｇｅｌ?ｗｏｕｌｄ?ｂ


本文編號(hào)：3341623