應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測的光熱致動液晶彈性體微泵的研究.pdf

1、液晶彈性體在特定波長光或者加熱條件下可以完成諸如伸縮、彎曲、爬行、轉(zhuǎn)動等運(yùn)動，并且可以制作成多種柔性智能器件，在人工肌肉、微型機(jī)械等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。液晶彈性體在環(huán)境監(jiān)測微泵中的應(yīng)用少見報道，傳統(tǒng)光致動液晶彈性體一般采用紫外光和紅外光致動，我們制備了摻雜銀納米粒子的液晶彈性體膜，利用銀納米粒子的表面等離子共振效應(yīng)(SPR)，吸收可見光范圍內(nèi)特定波長的光，從而能夠有效利用太陽能節(jié)約能源，將光能轉(zhuǎn)化成熱能，熱能再轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)可見光致

2、動的液晶彈性體，利用摻雜銀納米粒子的液晶彈性體設(shè)計了應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的微泵。
　　首先，合成了液晶單元2，5-雙（甲酰氧基-4-丁氧基苯）(MBB)和交聯(lián)劑1，4對十一烯烴氧基苯(11UB)，采用核磁共振氫譜(1H-NMR)對合成的液晶單元的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。為了降低LCE膜的熱收縮溫度，采用兩步交聯(lián)法制備了以MBB為主要介晶單元和少量短鏈分子4-甲氧基-1-丁烯氧基苯(MOCH3)的液晶彈性體膜（MOCH3-LCE膜），通過偏

3、光顯微鏡(POM)來觀察MOCH3-LCE膜的取向，在偏振角每變化90°后MOCH3-LCE膜有周期性明暗變化，說明制備的MOCH3-LCE膜具有明顯的向列相結(jié)構(gòu);示差掃描量熱法(DSC)分析制備的MOCH3-LCE膜的相變溫度，MOCH3-LCE膜的相變溫度從78℃降低到54℃;熱致動分析試驗表明MOCH3-LCE膜在55℃達(dá)到最大收縮，摻雜一定比例的短鏈分子MOCH3使液晶彈性體更容易被低溫致動。
　　為了實(shí)現(xiàn)MOCH3-LC

4、E膜的可見光致動，采用浸泡法將銀納米顆粒摻雜到MOCH3-LCE膜中，分別制備質(zhì)量比0.04％、0.10％和0.20％銀納米粒子MOCH3-LCE膜（Ag/MOCH3-LCE膜）。用紫外可見光光譜(U-Vis)分析銀納米粒子在不同介質(zhì)環(huán)境下吸收光譜和分布性狀，制備的Ag/MOCH3-LCE膜的吸收峰在430nm左右。電子掃描電鏡(SEM)和電子透射電鏡(TEM)觀察到銀納米粒子的粒徑在20nm左右，銀納米粒子均勻分布在Ag/MOCH3-

5、LCE膜上，沒有發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象。通過微機(jī)控制電子萬能試驗機(jī)測試了Ag/MOCH3-LCE膜的力學(xué)性能，Ag/MOCH3-LCE膜在15萬lux光強(qiáng)下50秒能夠達(dá)到最大收縮，收縮率為29％，其中摻雜0.04％質(zhì)量比的Ag/MOCH3-LCE膜在30℃和60℃承受的最大拉力分別提高了23％和50％。以上結(jié)果表明，在可見光下Ag/MOCH3-LCE膜表現(xiàn)出突出的表面等離子共振效應(yīng)，有較好的單向收縮效果，Ag/MOCH3-LCE膜力學(xué)性能有了很大