[发明专利]一种光热响应材料及用其制备光热驱动机器人的方法及应用

权利要求书

1.利用光热响应材料制备光热驱动机器人的方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)、光热响应材料前驱体的合成：

取石墨烯氧化物溶液与金纳米棒溶液以10:1-20:1的体积比混合，搅拌转速为300-800r/min，搅拌时间为10-15min，得到石墨烯氧化物与金纳米棒复合纳米材料的溶液，其中，石墨烯氧化物溶液的浓度为4-8mg/mL，金纳米棒溶液的浓度为0.1-0.5mM；然后将复合纳米材料的溶液旋涂至PMMA薄膜上形成上层复合物薄膜，其中复合物薄膜的厚度为1-2μm，下层PMMA膜的厚度为10-50μm；并在50-70℃下烘5-6h，最终得到复合薄膜/PMMA的双层薄膜，即光热响应材料前驱体；其中，金纳米棒溶液中金纳米棒的径长比范围为0.25-1；

(2)、光雕还原制备机器人：

首先，将步骤(1)合成的双层薄膜通过静电吸附平整贴合到光雕平台上，并以胶带固定两端；然后，将设计好的机器人结构的图案化图片导入光驱控制软件Nero StartSmartEssential中，利用激光按照导入的图案对双层薄膜的光驱动器区域进行扫描，完成光雕还原制备光热响应材料；最终，光雕完毕的双层薄膜为对应机器人结构的图案化薄膜；其中，薄膜上的图案化线条和区域为光雕还原的石墨烯氧化物/金纳米棒复合物区域；

(3)、机器人整形：

首先，将光雕还原后的双层薄膜从光雕平台上揭起，并按照机器人的具体结构，沿光雕图案的内、外轮廓线进行剪裁；然后，依据具体应用需要，给定机器人的光驱动器区域一定的弯折角，0-10°，即得到光热驱动机器人。

2.如权利要求1所述的利用光热响应材料制备光热驱动机器人的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的石墨烯氧化物溶液通过如下方法制得：

首先，将NaNO₃和石墨粉按照质量比为1:1-1:4在冰浴条件0-3℃下混合、加入90-120mL浓硫酸，质量浓度98％；然后，加入7-15g高锰酸钾，保持冰浴条件0-5℃并以800-1000r/min的转速搅拌60-110min；随后，将混合物依次升温至35℃和90℃，在这两个温度点搅拌保温并注入去离子水，保温时间分别为2h和15min，注入去离子水量依次为80和200mL，所用注水时间分别为30min和5min，保持搅拌转速为800-1000r/min；再加入10mL过氧化氢，体积浓度为30％，关掉加热并继续搅拌12-20min，然后使其沉降18-30h；沉降完毕后倒掉上层清液，用去离子水稀释酸性产物，并以8000-15000r/min的转速离心12-18min，重复15-20次，直至上层清液pH值为7；最后，将产物悬浊液以1000-1500r/min的转速离心10-20min，重复3-5次，直至无肉眼可见的黑色石墨颗粒，即得到浓度为4-8mg/mL的石墨烯氧化物溶液。

3.如权利要求1所述的利用光热响应材料制备光热驱动机器人的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的金纳米棒溶液通过如下方法制得：

所用试剂为0.01M的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、0.01M的NaBH₄、质量浓度23.5-23.8％的HAuCl₄、0.001M的AgNO₃和0.1M的抗坏血酸AA溶液；

合成金种子：在20-60℃水浴、800-1000r/min的转速搅拌条件下，向9-12mL的CTAB溶液中依次加入0.3-0.6mL的HAuCl₄和0.6-1.4mL的NaBH₄，同时将转速调至2000-2600r/min并搅拌1-3min，然后将转速调至800-1000r/min并搅拌0.5-2h，得到棕色的金种子溶液；合成金纳米棒：在20-35℃水浴、800-1000r/min的转速搅拌条件下，向150-200mL的CTAB溶液中依次加入10-15mL的HAuCl₄溶液、0-2.8mL的AgNO₃溶液、1.4-2.8mL的AA溶液和0.8-1.2mL的金种子溶液，然后继续滴加AA溶液直至溶液由棕黄色变为澄清，继续在500-1000r/min的转速下搅拌10-15h，即得到所需的金纳米棒溶液。