[发明专利]基于氧化石墨烯的光驱动双层复合膜及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了基于氧化石墨烯的光驱动双层复合膜及其制备方法与应用。光驱动双层复合膜在光的照射下向发生弯曲变形，包括：PDMS与贵金属纳米材料的混合物层；平铺固定在混合物层上的具有光学透明性的氧化石墨烯薄膜。光驱动双层复合膜的制备方法包括步骤：制备具有光学透明性的氧化石墨烯薄膜；制备PDMS与贵金属纳米材料的混合物层；制备双层复合膜。光驱动双层复合膜在模拟太阳光的照射下，通过光‑热‑机械在非对称复合结构下的耦合作用，会产生可控的弯曲变形，具有透明性、柔性、形变程度大、可控性好、可远程操控等优点，可被应用于光驱动柔性机械装置、微流控芯片中的对微流控进行控制的微阀等。

技术领域

本发明涉及一种复合膜及其制备方法与应用，尤其涉及一种基于氧化石墨烯的光驱动双层复合膜及其制备方法与应用。

背景技术

微流控芯片是指通过微加工等技术手段将生物化学领域所涉及的各种操作分析功能集成在芯片材料上的微全分析系统，具有微型集成化、低成本、高效高速、试样与试剂消耗低等优点，在环境检测与保护、生物医学、食品卫生等众多领域具有广泛的应用前景。

微阀是在流动通道内对微流体起控制作用，实现流体通道的开启、闭合以及流体流向切换等功能的关键器件，是微流控系统最重要的部分之一。常规的微阀器件通常以硅片、玻璃等材料为基底，利用微加工手段加工而成，其系统结构较为复杂，对微加工设备和技术要求高，加工难度较大且成本较高，与微流控系统的集成化不易实现。因此，研究易加工、易集成的新型微阀材料对整个微流控系统的发展具有重要的意义。

PDMS(聚二甲基硅氧烷)作为一种无毒、廉价、易加工、光学透明的柔性弹性聚合物材料，在微流控芯片的制备方面得到了广泛的应用。然而，此PDMS微阀也存在缺点，即气动动力需要采用外置气源和控制阀，外部设备体积较大，通常难以缩小和集成化。因而如何在保持简单结构的同时，采用更智能便利的驱动方式实现PDMS微阀的开关功能，是微阀发展中的一个关键研究目标。

光驱动智能材料的出现则有望在此问题上获得突破。光驱动，是指在光的直接照射下，微观分子会产生构型，极性或者温度的改变，从而导致宏观材料发生形状或者体积的变化。光驱动具有远程的、无接触的驱动特性，且不会对材料造成损伤，而且光源设备的便携性和微型集成化更是远远高于如气源等的其他外部设备，因此光驱动材料适合于发展智能驱动微阀。

发明内容

针对上述技术分析，本发明提供了一种基于氧化石墨烯的光驱动双层复合膜及其制备方法与应用。

本发明的解决方案是：一种基于氧化石墨烯的光驱动双层复合膜，其包括：

PDMS与贵金属纳米材料的混合物层，混合物层内分散贵金属纳米材料；以及具有光学透明性的氧化石墨烯薄膜，平铺固定在混合物层上；

其中，所述光驱动双层复合膜在光的照射下向发生弯曲变形。

作为上述方案的进一步改进，所述光为激光、或为氙灯产生的模拟太阳光、或为太阳光。

本发明还提供一种上诉基于氧化石墨烯的光驱动双层复合膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

1)制备具有光学透明性的氧化石墨烯薄膜：将氧化石墨烯粉体分散到溶液二中形成分散液，取分散液置于衬底上蒸发形成具有透明性的氧化石墨烯薄膜；

2)制备PDMS与贵金属纳米材料的混合物：将贵金属纳米材料分散到溶剂一中，然后与PDMS前驱体混合，充分搅拌混匀；超声或加热使混合物中的有机溶剂完全挥发，随后与PDMS交联剂以10：1的体积比混合，继续搅拌，并在真空中去除气泡，从而获得PDMS与贵金属纳米材料的混合物，混合物内分散贵金属纳米材料；

3)制备双层复合膜：将PDMS与贵金属纳米材料的混合物旋涂在寡层的氧化石墨烯薄膜上，然后加热，从而获得所述光驱动双层复合薄膜。