[发明专利]一种多物理场刺激下的纸基折叠促动器的制备方法

说明书

一种多物理场刺激下的纸基折叠促动器的制备方法，先采用在纤维素纸上绘制蜡墙的方式绘制促动器形状；然后滴加导电聚合物PEDOT:PSS溶液，并借助有机玻璃板在常温下干燥，制备PEDOT:PSS/纤维素纸基复合材料；在PEDOT:PSS/纤维素纸基复合材料上滴加Fe₃O₄纳米颗粒悬浮液，并借助有机玻璃板常温干燥后取下，制备得到Fe₃O₄/PEDOT:PSS/纤维素纸基复合材料；根据折叠变形设计需要，沿蜡墙图案将Fe₃O₄/PEDOT:PSS/纤维素纸基复合材料剪下，在一侧贴上透明胶带，制成柔性Fe₃O₄/PEDOT:PSS/纤维素纸基复合材料折叠促动器；本发明方法较为简单，可在湿‑热‑光‑电‑磁多物理场刺激下发生可逆回复的促动变形响应。

技术领域

本发明属于柔性促动器技术领域，具体涉及一种多物理场刺激下的纸基折叠促动器的制备方法。

背景技术

柔性促动器是一种具有较大自由度，并且可以产生弯曲、扭转及折叠等柔性机械变形的新型促动器，柔性促动器通过不同种类的外部刺激发生响应变形，并将电能、热能等内部能量转换成宏观机械变形能，同时它还具有响应快、大变形、能耗低等优点。因此，柔性促动器被广泛用于人造肌肉、软机器人、折纸等新兴科技领域。

柔性致动器主要由柔软或具有弹性的合成材料制成，合成材料主要包括水凝胶、弹性体、高分子聚合物等材料，但是它们一般造价相对昂贵，合成过程比较复杂并会产生一定的污染。

纤维素纸是一种丰富、低成本、可折叠、可打印的生物降解环保型材料，同时它还具有轻质、生物友好性/相容性及微结构多孔超亲水等特点。若能利用纤维素纸来制备柔性促动材料，对于柔性促动器的研究及应用拓展具有重要意义，但是目前这方面的工作相对较少，尤其是柔性Fe₃O₄/PEDOT:PSS/纤维素纸基复合材料折叠促动器，至今未见报道。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种多物理场刺激下的纸基折叠促动器的制备方法，采用Fe₃O₄纳米颗粒、PEDOT:PSS、纤维素纸及透明胶带等多材料复合，可实现湿-热-光-电-磁多物理场刺激下响应变形。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种多物理场刺激下的纸基折叠促动器的制备方法，包括以下步骤：

S1、采用在纤维素纸上绘制蜡墙的方式绘制促动器形状；

S2、在步骤S1制备的涂有蜡墙图案的纤维素纸上滴加导电聚合物PEDOT:PSS溶液，并借助有机玻璃板在常温下干燥，制备PEDOT:PSS/纤维素纸基复合材料；

S3、在步骤S2制备的PEDOT:PSS/纤维素纸基复合材料上滴加Fe₃O₄纳米颗粒悬浮液，并借助有机玻璃板常温干燥后取下，制备得到Fe₃O₄/PEDOT:PSS/纤维素纸基复合材料；

S4、根据折叠变形设计需要，沿蜡墙图案将步骤S3制备的Fe₃O₄/PEDOT:PSS/纤维素纸基复合材料剪下，在一侧贴上透明胶带，制成柔性Fe₃O₄/PEDOT:PSS/纤维素纸基复合材料促动器。

所述的步骤S1中采用的纤维素纸为纤维素层析纸或纤维素滤纸。

所述的步骤S1中利用浸透纤维素纸的石蜡图案来形成“蜡墙”，利用石蜡的疏水性来保证后续滴加的溶液均匀分布在蜡墙图案之外区域。