[发明专利]多重环境响应驱动氧化石墨烯薄膜、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种多重环境响应驱动氧化石墨烯薄膜，为还原氧化石墨稀/氧化石墨烯复合结构，还原氧化石墨烯与氧化石墨烯为一体化的结构，具备湿度、热、电三重响应驱动性能。本发明还提供了多重环境响应驱动氧化石墨烯薄膜的制备方法和应用。本发明所提供的响应驱动智能石墨烯薄膜的制备方法，在制备过程中，制备工艺温度都在室温或100℃以下，无需高压或惰性气体保护，条件温和可控，制备工艺简单。

技术领域

本发明属于智能材料制备技术领域，具体涉及一种同时具备湿度、热、电的多重环境响应驱动氧化石墨烯薄膜、制备方法及应用。

背景技术

近年来，随着智能器件与智能设备的不断发展，使得智能材料的研究开发与应用越来越受到人们的广泛关注，如记忆合金、纳米发电机以及仿生器件等。其中有一类材料，可以在特定的环境刺激下，发生形变、色变等一系列响应驱动行为，即智能响应驱动材料。一般情况下，这类材料由具有不同性质的双层或多层结构组成，或材料中包含具有特定刺激响应性能的分子或官能团。在一定外界刺激下，材料各层发生不同变化，或内部分子结构发生变化，使得材料产生一定的响应驱动行为。

陈涛等(Tao Chen,Jiang He,Highly Effcient Actuator of Graphene/Polydopamine Uniform Composite Thin Film Driven by Moisture Gradients,Adv.Mater.Interfaces 2016,1600169)通过多巴胺-氧化石墨烯氧化还原聚合物成膜制备了一种对湿度具有响应驱动的的复合薄膜。佟振等(Zhen Tong，Jiahe Huang，NIRTriggered Rapid Shape Memory PAM-GOGelatin Hydrogels with High MechanicalStrength,ACS Appl.Mater.Interfaces,2016,8(19),12384)制备了一种氧化石墨烯-聚甲基丙烯酰胺复合凝胶，该凝胶在红外光刺激下会发生一定量的形变。Sitti等(MortezaAmjadi,Metin Sitti,High-Performance Multiresponsive Paper Actuators,ACS Nano,2016,10(11),10202)通过多步喷涂发制备了一种同时具备电，湿度和光三重相应的多层薄膜，可应用于智能机器人领域。

尽管在智能方面的研究取得了诸多进展，现有的大部分研究只是针对单一的响应驱动性能进行研究，或者在材料制备过程中，存在工艺比较复杂，材料环境稳定性不高，易发生分层等的问题。因此开发具有多重刺激响应性能，且制备工艺简单，稳定性能优异的智能驱动材料很有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种具备多重环境响应驱动性能的智能氧化石墨烯薄膜材料，并为其提供一种制备方法和应用。原料简单易得，制备工艺简单，设备无特殊要求，所制备材料性能优异。

一种多重环境响应驱动氧化石墨烯薄膜，所述多重环境响应驱动氧化石墨烯薄膜为还原氧化石墨稀/氧化石墨烯复合结构，还原氧化石墨烯与氧化石墨烯为一体化的结构，具备湿度、热、电三重响应驱动性能。

进一步的，所述的多重环境响应驱动氧化石墨烯薄膜在不同的湿度、温度、电压及不同强度的红外光作用下，会有不同程度的弯曲，弯曲角度在30～720度之间。

本发明还提供了多重环境响应驱动氧化石墨烯薄膜的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、将氧化石墨烯粉体与水混合，经超声分散制备氧化石墨烯分散液，然后经真空抽滤制备氧化石墨烯薄膜；

步骤二、将氧化石墨烯薄膜连同滤膜同时固定在基底上，滤膜在下氧化石墨烯薄膜在上，置于密闭容器之中，加入氢碘酸于90℃条件下进行梯度还原，还原结束后将氧化石墨烯薄膜从滤膜上揭下。

更进一步的方案是：