[发明专利]一种变形可控的水凝胶致动器制备方法

摘要

本发明提供一种变形可控的水凝胶致动器及其制备方法，该变形可控的水凝胶致动器由无机纳米材料、聚异丙基丙烯酰胺和水组成，在厚度方向上无机纳米材料浓度分布不均匀，形成非对称的异质结构，在平面方向上，这种不均匀的非对称结构可以按照需求任意图案化，从而实现温度触发的各种可逆变形。将异丙基丙烯酰胺单体、引发剂和无机纳米材料混合，形成均匀的预凝胶，将预凝胶倒在长方形模具里，在预凝胶表面覆盖一层掩模板，接着蒸发部分水分诱导无机纳米材料浓度在暴露区域的厚度方向上分布不均匀，然后原位聚合固定图案化不均匀结构，从而形成变形可控的水凝胶致动器。该方法简单可行，易于实现，该变形可控的水凝胶致动器可用于软机器人、药物输送、微流体阀门、人工肌肉。

主权项

1.一种变形可控的水 凝胶致动器的制备方法，所述水凝胶致动器主要包含无机纳米材料、聚异丙基丙烯酰胺和水；在厚度方向上无机纳米材料浓度分布不均匀，一侧浓度高，另一侧浓度低，在平面方向上，这种不均匀的非对称结构可以按照需求任意图案化；当水温变化时，该水凝胶致动器在水中能够发生图案指定的多种可逆变形；具体制备步骤如下：(1)将无机纳米材料分散在水中，形成均匀分散液；(2)在步骤(1)的分散液中先后加入异丙基丙烯酰胺单体，搅拌溶解，接着加入引发剂，搅拌溶解，然后在冰浴下加入催化剂，搅拌溶解，得到含有无机纳米材料、异丙基丙烯酰胺、引发剂、催化剂的预凝胶；(3)将步骤(2)的预凝胶倒入长方形模具中，将模具放在可通气体的容器中，在预凝胶表面覆盖掩模板，接着缓慢通入氮气，使得在掩模板缝隙处裸露的预凝胶表面水分部分蒸发，从而诱导该区域无机纳米材料浓度在厚度方向上不均匀，即蒸发表面浓度高，底部浓度低；(4)将步骤(3)蒸发处理的预凝胶在室温静置完成聚合，即得到变形可控的水凝胶致动器，在平面方向上的图案指定水凝胶致动器的变形样式和变形方向。