應用于環(huán)境檢測的光致動液晶彈性體微輸液閥的研究.pdf

1、液晶彈性體(LCE)是一種響應型智能材料，可在光的刺激下發(fā)生形變，利用這種特性將其引入到環(huán)境檢測的微輸液閥器件中，可在極端環(huán)境下遠程控制流體輸送，代替以往耗電的機械部件，從而達到節(jié)約能源的目的。本文分別制備了偶氮苯光響應LCE和光熱響應LCE兩種光響應LCE薄膜，通過光致形變性能和非線性光學特征進行了對比，其中偶氮苯光響應LCE更適合應用于微輸液閥。在此基礎上，采用紫外可見吸收光譜、透射電子顯微鏡、偏光顯微鏡、示差掃描量熱分析、偏振光源

2、和力學實驗機等表征測試手段對偶氮苯光響應LCE薄膜的結構及性能進行了分析，最終設計并制備了微輸液閥器件。主要研究結論如下:
　　(1)采用兩步交聯(lián)法制備了光熱響應LCE薄膜和摻雜了Ag納米粒子(Nano-Ag)的光熱響應Nano-Ag/LCE復合薄膜，光致收縮幅度分別為20％和27％，響應速度分別為15s和10s。光熱響應Nano-Ag/LCE復合薄膜由于摻雜了Ag納米粒子能夠提高光熱轉化率，使其響應速度及變形幅度與光熱響應LCE

3、薄膜相比均有明顯的提高，且擁有優(yōu)異的非線性光學特征。
　　(2)在合成交聯(lián)劑1，4-二[4-（9-丙烯酰氧基）正壬氧基]苯甲酰氧基-2-甲基苯(C9A)及含有偶氮苯的液晶單體4，4'-二[11-(丙烯酰氧基)十一烷氧基]偶氮苯(DA11AB)的基礎上，通過一步交聯(lián)法制備了偶氮苯光響應LCE薄膜。與光熱響應Nano-Ag/LCE復合薄膜相比，雖然沒有較明顯的非線性光學特征，但其光響應速度極快可在5s達到45％左右的變形幅度，最大彎曲

4、角度約90°，因此偶氮苯光響應LCE薄膜更適合引用于微輸液閥中。
　　(3)偶氮苯基團是光響應基團，其含量不同導致偶氮苯光響應LCE薄膜光致彎曲性能也不同，考察了不同偶氮苯含量對偶氮苯光響應LCE薄膜性能的影響。研究結果表明:偶氮苯含量為20％的LCE薄膜性能最佳，其有序性最高，光致彎曲速度最快，5s便可達到最大彎曲角度約90°，在10500 lx光強下其最大彎曲應力可達0.59Mpa。
　　(4)偶氮苯光響應LCE薄膜易破

5、損且關閉光源后彎曲恢復較慢，為了提高偶氮苯光響應LCE薄膜的耐用性及光致彎曲恢復性能，以碳納米管薄膜(CNT-Film)為基底層與偶氮苯光響應LCE薄膜復合制備了CNT-Film/LCE復合薄膜。通過光致形變性能及光致彎曲應力測試了偶氮苯含量對CNT-Film/LCE復合薄膜性能的影響，結果表明:偶氮苯含量為20％的CNT-Film/LCE復合薄膜的性能最佳，可在4s內達到最大彎曲形變約90°，并在5s內可自動恢復到初始狀態(tài)，在1050