[发明专利]一种海藻酸钠-羧甲基纤维素凝胶致动膜的制备方法在审

专利信息
申请号: 202110885719.8 申请日: 2021-08-03
公开(公告)号: CN113788963A 公开(公告)日: 2021-12-14
发明(设计)人: 贾炜坤;王岚;房付健;赵刚;徐岩;李军;马雪岩;史立平 申请(专利权)人: 哈尔滨工程大学
主分类号: C08J5/18 分类号: C08J5/18;C08L5/04;C08L1/28
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 一种 海藻 羧甲基纤维素 凝胶 致动膜 制备 方法
【说明书】:

发明提供一种海藻酸钠‑羧甲基纤维素凝胶致动膜的制备方法,包括如下步骤:步骤一、海藻酸钠溶液的制备;步骤二:海藻酸钠‑羧甲基纤维素溶液的制备;步骤三:海藻酸钠‑羧甲基纤维素溶液的脱泡预处理;步骤四:冷冻干燥处理;步骤五:裁件及贮存:将获得的海藻酸钠‑羧甲基纤维素凝胶致动膜裁成40×40mm的样件,使用保鲜膜密封后在恒温箱内贮存。本发明制备过程简单,且成膜率较高,可以大批量制备,可以替代传统的海藻酸钠型驱动膜,在生物凝胶型人工肌肉的实践运用方面具有应用价值。

技术领域

本发明涉及一种仿生人工肌肉致动膜的制备方法,尤其涉及一种海藻酸钠-羧甲基纤维素凝胶致动膜的制备方法。

背景技术

随着机器人技术的不断发展,以及智能材料的诞生,人工肌肉作为驱动系统的关键部位,是近年来仿生机器人领域研究的重点。如何使电-机械装置的驱动方式变的更加简单,能量转化效率更高,工作寿命提高是仿生类机器人从实验室走向工程实践的主要问题。其中仿生人工肌肉是集新型驱动方式,智能材料,仿生学为一体的研究领域,通过对人工肌肉施加电场,磁场,光,热场等驱动方式,使其产生类似人类肌肉的运动,变形,从而达到系统的控制要求。随着社会的不断发展和人工智能领域的蓬勃兴起,人工合成的肌肉被应用于各种领域,由多种材料复合而成的人工肌肉性能稳定,但是其生物降解性和生物相容性较差。而天然高分子聚合物具有良好的生物降解性和生物相容性,是一种环境友好型材料,在仿生人工肌肉方面具有很大的潜力和利用价值。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种有柔韧性的致动结构,简单易操作,可以提高人工肌肉的耐用度和工作寿命的海藻酸钠-羧甲基纤维素凝胶致动膜的制备方法。

本发明的目的是这样实现的:

步骤一:海藻酸钠溶液的制备

启动磁力搅拌器加热功能,将温度设定为50℃,用量筒量取100ml蒸馏水倒于200ml的烧杯中,并将此烧杯置于水温为50℃的500ml大烧杯中,大烧杯中装入100ml纯净水,为烧杯提供水浴环境。使用分析天平称取2g海藻酸钠待用,打开磁力搅拌器的搅拌功能,搅拌速度不易过快或过慢,当水面产生微小的漩涡时将海藻酸钠粉末缓缓倒入烧杯中。设置搅拌时间1小时。

步骤二:海藻酸钠-羧甲基纤维素溶液的制备

称取0.2g羧甲基纤维素待用,将步骤一所制得的盛有海藻酸钠溶液的烧杯置于磁力搅拌器上,为烧杯提供水浴环境,待温度达到55℃后打开磁力搅拌器,调整好转速后缓慢将羧甲基纤维素倒入烧杯中即可,搅拌2小时直至完全溶解。用注射器抽取3ml甘油加入上述溶液中,继续搅拌30分钟。

步骤三:海藻酸钠-羧甲基纤维素溶液的脱泡预处理

将步骤二所的溶液冷却后移至超声清洗机中,脱泡预处理。由于海藻酸钠纤维素凝胶溶液比较粘稠,搅拌过后的溶液中含有一定量的气泡,这些气泡不会随着搅拌的停止而自动上浮破裂,而是会均匀的分散在溶液中。随着超声震荡的持续,溶液中均匀分散的气泡会逐渐上浮并消失。

步骤四:冷冻干燥处理

使用移液管将经过脱泡预处理的溶液均匀的倒入六个玻璃模具,玻璃模具的容积为70×70×5mm。将模具置于冷冻干燥机中,冷冻温度设定为-50℃,预冻6小时,然后继续真空冷冻18小时,真空度为0MPa。真空冷冻处理可以去除在预脱泡处理步骤中残余的少量气泡,使得到的致动膜内部更均匀,表面更平整。

步骤五:裁件及贮存:将获得的海藻酸钠-羧甲基纤维素凝胶致动膜裁成40×40mm的样件,使用保鲜膜密封后在恒温箱内贮存。

本发明还包含这样一些特征:

步骤一加入海藻酸钠时,尽量缓慢,为了避免海藻酸钠团聚现象出现,倒入海藻酸钠时应尽量远离水面漩涡中心,且倒入时应尽量缓慢。

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