易丝帮讯 近日，吉林大学赵骞等人公开了一种高强度光控智能水凝胶驱动器的制备方法，其特征是将静电纺丝技术与水凝胶制备技术相结合，选取聚乙烯醇缩丁醛纤维和纳米木浆纤维素作增强相，分别在材料结构和材料成分角度提高水凝胶材料的力学强度，制备出兼顾变形能力和力学强度的高强度光控智能水凝胶驱动器，该发明所制备出的高强度光控智能水凝胶驱动器生产成本低，加工制造方便，适用范围广。

　　水凝胶通过自身独特的三维网络结构展现出显著的吸水能力，目前以广泛应用在医药科学、传感器、软材料等领域。与温度响应型水凝胶相比，光响应型水凝胶具有非接触控制的特点，避免了环境温度的限制。而且凭借着实用性、便利性以及生物适应性，以近红外光作为光源，可以进一步扩大光敏型智能水凝胶的应用范围。

　　该发明将静电纺丝技术与近红外光响应智能水凝胶制备技术相结合，将具有相对较高的机械强度和抗冲击性能的聚乙烯醇缩丁醛纤维和能增加水凝胶粘稠度的纳米木浆纤维素，整合到水凝胶驱动器材料中。以材料成分和材料结构为出发点，突破传统智能材料制备方法的限制，为工程领域内兼具力学强度与变形能力的高强光控智能水凝胶驱动器的制备提供一种行之有效的方法。该发明以模具成型技术为制备方法基础，以N-异丙基丙烯酰胺型智能水凝胶为主体材料，氧化石墨烯为光热转化剂，808nm的近红外激光为控制源，以纳米木浆纤维素和聚乙烯醇缩丁醛纤维为增强相。通过原位自由基聚合反应，制备出结构稳定性好、力学强度高、变形效率高的高强度光控智能水凝胶驱动器。

图1 静电纺丝技术得到的聚乙烯醇缩丁醛纤维微观形貌图。

图2 制备过程示意图。

图3 纳米木浆纤维素含量为2mg/mL时的水凝胶微观形貌图。

图4 聚乙烯醇缩丁醛纤维在纳米木浆纤维素含量为3mg/mL的水凝胶基体中的分布图。

图5 应力应变变化图。

图6 近红外光刺激下的变形图片。

　　该发明的有益效果：1、该发明以模具成型技术为制备方法，将通过静电纺丝技术得到的聚乙烯醇缩丁醛纤维置于各个水凝胶层中，与纳米木浆纤维素相对应，分别在材料成分和材料结构角度提高光控智能水凝胶驱动器的力学强度。制备简单、生产成本低、加工效率高。2、该型光控智能水凝胶驱动器为两层结构，各层材料均为同种单体与交联剂。通过原位自由基聚合，两层间具有极高的结合强度，实现了变形过程的稳定性。3、聚乙烯醇缩丁醛纤维与水凝胶基体有良好的结合，不存纤维隔断水凝胶材料的现象，保证了光控水凝胶驱动器良好的力学强度。本发明所制备的高强度光控智能水凝胶驱动器可以加工成各种形状。在高强度条件下，具备良好的变形性能，应用范围广泛。

　　附：专利信息

　　专利名 一种高强度光控智能水凝胶驱动器的制备方法
       申请公布号 CN 108659236 A
       申请公布日 2018.10.16
       申请号 201810491852 .3
       申请日 2018 .05 .22
       申请人 吉林大学
       发明人 赵骞　梁云虹　张志辉　韩志武　任露泉