[发明专利]一种鲣鱼粉湿度驱动薄膜及其制备方法和应用

说明书

一种鲣鱼粉湿度驱动薄膜及其制备方法和应用，属于材料科学领域，具体方案如下：一种鲣鱼粉湿度驱动薄膜，包括鲣鱼粉层，鲣鱼粉层从上至下鲣鱼粉的颗粒数量呈梯度分布。制备方法包括以下步骤：步骤一：将鲣鱼粉溶于碱性溶液中搅拌得到混合溶液，将混合溶液第一次离心，收集上层清液，将上层清液第二次离心，收集下层沉淀，将沉淀物溶于去离子水中分散均匀，获得鲣鱼粉分散液；步骤二：将步骤一得到的鲣鱼粉分散液抽滤得到鲣鱼粉抽滤膜，干燥后从抽滤膜上剥离得到鲣鱼粉湿度驱动薄膜。本发明以鲣鱼粉为原材料制备的湿度驱动薄膜具有生物相容性和生物可降解性，在湿度刺激下能够实现可控的驱动变形，且制备方法简单、成本低、对环境友好。

技术领域

本发明属于材料科学领域，具体涉及一种鲣鱼粉湿度驱动薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

通过模拟大自然动植物的环境刺激响应行为，研究学者已经开发出多样的智能驱动材料，它们在外界电场、磁场、温度、光照、湿度刺激下，能够产生可逆的运动响应，在人工肌肉、柔性机器人、发电机、生物医学设备等领域具有巨大的潜力。其中由于湿度驱动材料具有丰富的驱动能源(水分子)、非接触式且简单的控制方式，近些年受到了研究人员广泛的关注。

现有的湿度驱动材料大多数都是由碳纳米管、氧化石墨烯、MXene和合成聚合物制成，然而这些合成材料成本相对较高、制备过程相对复杂，且它们不可降解，对环境不友好。随着不断加剧的能源危机、环境污染和全球变暖等问题的出现，迫切需要发展绿色环保和可持续的湿度驱动材料。鲣鱼粉是由深海鲣鱼经过切割、蒸煮、烟熏、干燥、磨粉而成的，具有生物相容性和生物可降解性，同时鲣鱼粉颗粒具有湿度响应特性，在湿度刺激下会发生体积的变化，因此，基于环境友好和低成本的鲣鱼粉制备具有生物相容性和生物可降解的湿度驱动材料具有重要意义。

发明内容

本发明针对现有湿度驱动材料制备流程复杂，成本较高，对环境不友好等问题，提出了一种鲣鱼粉湿度驱动薄膜及其制备方法和应用。以鲣鱼粉为原材料制备的湿度驱动薄膜具有生物相容性和生物可降解性，在湿度刺激下能够实现可控的驱动变形，且制备方法简单、成本低、对环境友好。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种鲣鱼粉湿度驱动薄膜，包括鲣鱼粉层，所述鲣鱼粉层从上至下鲣鱼粉的颗粒数量呈梯度分布。

进一步的，所述鲣鱼粉层的厚度为10-60μm。

一种鲣鱼粉湿度驱动薄膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：鲣鱼粉分散液的制备：

将鲣鱼粉溶于碱性溶液中搅拌得到混合溶液，将混合溶液第一次离心，收集上层清液，将上层清液第二次离心，收集下层沉淀，将沉淀物溶于去离子水中分散均匀，获得鲣鱼粉分散液；

步骤二：鲣鱼粉湿度驱动薄膜的制备：

将步骤一得到的鲣鱼粉分散液抽滤得到鲣鱼粉抽滤膜，干燥后从抽滤膜上剥离得到鲣鱼粉湿度驱动薄膜。

进一步的，步骤一中，所述碱性溶液为NaOH、KOH、Na₂CO₃、K₂CO₃溶液中的一种或多种的组合。

进一步的，步骤一中，所述碱性溶液的浓度为0.5-5mol/L。

进一步的，步骤一中，所述鲣鱼粉与碱性溶液的质量体积比为0.5-5g：40-80ml。

进一步的，步骤一中，第二次离心的转速高于第一次离心的转速，第一次离心的转速为2000-4000r/min，第二次离心的转速为8000-10000r/min。

进一步的，步骤一中，将鲣鱼粉溶于碱性溶液中磁力搅拌0.5-5h，控制磁力搅拌速度为500-1000r/min。