改性石墨烯基驱动器的设计及气/液驱动的运动性能

来源 :辽宁师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wumingxiaoziwoaini
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智能驱动材料是具有响应特征的高效能量转换材料,探索简易制备且具有快速响应特性的新型智能驱动器具有挑战性。本文以改性氧化石墨烯(GO)为前驱体,通过结构自组装设计出氧化石墨烯/醋酸纤维素(GO/CA)复合驱动器和球状石墨烯(RGO)迷你马达,并针对所得材料在有机气体或溶液驱动下的运动情况和水中的油品吸附性进行研究。主要内容如下:1.采用层层自组装的方法,在柔性商业CA聚合物膜基底上组装GO膜,构筑GO/CA双层驱动器,研究其对丙酮蒸气响应的性质。通过改变GO薄膜的厚度和GO/CA驱动器的长度,可调节GO/CA驱动器在丙酮蒸气中的弯曲角度。研究表明,长度为30 mm且GO膜厚度为29μm的GO/CA驱动器在丙酮蒸气中,19 s内可表现出720°的大弯曲角度,并且在空气中38 s内恢复至初始状态。提出了GO/CA双层驱动器的弯曲机理,即CA聚合物在丙酮蒸气中具有膨胀效应,而GO膜具有阻隔气体的功能,从而产生不对称弯曲。设计的驱动器对不同有机蒸气显示出不同的弯曲角度,这与聚合物和有机溶剂的溶解度参数值差有关。利用驱动器设计的各种设备来演示动态过程,展示出GO/CA驱动器在智能驱动材料应用中的巨大潜力。2.以GO为前驱体、苯胺为交联剂,在电动搅拌下通过剪切力驱动聚集和毛细管力干燥协同自组装制备球状GO水凝胶,并高温还原得到RGO迷你马达。所得RGO迷你马达具有尺寸小(直径约25 mm)、密度轻(约0.20.7 g cm-3)、内部空心结构以及疏水亲油的性能。上述结构特征赋予其乙醇驱动运动和油品吸附性能。研究表明,充分浸泡乙醇的RGO迷你马达在水中可以展现出自转速度3 r s-1的无规则快速运动;对水中植物油的饱和吸附量约为794.9 mg g-1
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