[发明专利]一种近红外光驱动4D智能变形材料的制备方法

权利要求书

1.一种近红外光驱动4D智能变形材料的制备方法，其特征在于：是以模具成型技术为制备方法，以N-异丙基丙烯酰胺型温度智能水凝胶为主体材料，氧化石墨烯为光热转化剂，808nm近红外激光为控制源，通过调控材料成分，制备出一系列对近红外光存在响应性差异的智能水凝胶材料，通过原位自由基聚合将不同响应性的水凝胶材料结合为一个整体；

具体制备步骤如下：

一、含氧化石墨烯近红外光驱动水凝胶材料的制备

含氧化石墨烯近红外光驱动水凝胶的原始材料的组成：以N-异丙基丙烯酰胺作单体，XLG型合成硅酸镁锂作交联剂，过硫酸钾作引发剂，N,N,N’,N’-四甲基乙二胺作催化剂，纳米木浆纤维素作增强相，氧化石墨烯作光热转化相，单体、引发剂和催化剂之间的摩尔比为100:0.370:0.638，纳米木浆纤维素的浓度为3mg/mL～5mg/mL。氧化石墨烯的浓度为0mg/mL～3mg/mL，交联剂质量分数为3wt.％～3.5wt.％；

配料：按照a中所述的配料比称取原始材料，在冰水浴条件下将氧化石墨烯加到蒸馏水中超声震动10～15分钟，然后搅拌25～30分钟，随后加入纳米木浆纤维素，并搅拌30～40分钟，之后超声处理10～15分钟，随后加入XLG型合成硅酸镁锂，搅拌60～65分钟，然后加入N-异丙基丙烯酰胺并搅拌120～130分钟，最后依次加入过硫酸钾和N,N,N’,N’-四甲基乙二胺，搅拌5～6分钟；

将b中混合均匀后的材料注入组合模具中，刮平后将模具密封，并置于25℃～27℃环境下静置24～26小时成型；

二、不含氧化石墨烯水凝胶材料的制备

不含氧化石墨烯水凝胶原始材料的组成：以N-异丙基丙烯酰胺作单体，XLG型合成硅酸镁锂作交联剂，过硫酸钾作引发剂，N,N,N’,N’-四甲基乙二胺作催化剂，纳米木浆纤维素作增强相，单体，引发剂，催化剂之间的摩尔比为100:0.370:0.638，纳米木浆纤维素的浓度为3mg/mL～5mg/mL，交联剂质量分数为3wt.％～3.5wt.％；

配料：按照a中所述的配料比称取原始材料，在冰水浴条件下将纳米木浆纤维素搅拌30～40分钟，随后超声处理10～15分钟，随后加入XLG型合成硅酸镁锂，搅拌60～65分钟，然后加入N-异丙基丙烯酰胺并搅拌120～130分钟，最后依次加入过硫酸钾和N,N,N’,N’-四甲基乙二胺，搅拌5～6分钟；

将b中混合均匀后的无氧化石墨烯水凝胶材料注入模具中，置于含氧化石墨烯水凝胶材料的上方，刮平后将模具密封，并置于25℃～27℃环境下静置24～26小时成型，至此成功制备出了近红外光驱动4D智能变形材料。

2.根据权利要求1所述的一种近红外光驱动4D智能变形材料的制备方法，其特征在于：原始材料由单体、交联剂、引发剂、催化剂、光热转化剂和增强相组成，单体、引发剂和催化剂之间的摩尔比为100:0.370:0.638，纳米木浆纤维素的浓度为3mg/mL～5mg/mL，光热转化剂浓度为0wt.％～3wt.％，交联剂质量分数为3wt.％～3.5wt.％。

3.根据权利要求1所述的近红外光驱动4D智能变形材料的制备方法，其特征在于：将近红外光响应存在各向异性的N-异丙基丙烯酰胺型水凝胶通过原位自由基固化的方式整合成一个双层结构，各组成部分间除高力学强度外，还具有良好的界面结合强度，提高了材料使用寿命。