1.一種紅外激光驅動的石墨烯基水凝膠馬達的制備方法,其特征在于,包括如下步驟:
(1)將氧化石墨烯納米片加入去離子水中,冰浴條件下超聲分散,得到分散均勻的氧化石墨烯分散液;
(2)將乳化劑加入得到的氧化石墨烯分散液中,超聲分散均勻;再加入水凝膠單體、交聯劑和引發(fā)劑,超聲振蕩均勻,通氮氣除氧,得到作為水包油乳液的水相;
(3)以低沸點、不溶于水的有機溶劑作為油相,加入得到的水包油乳液的水相中,乳化,得到水包油型乳液;
(4)在得到的水包油型乳液中加入催化劑,攪拌混合均勻,再置于與馬達形狀相對應的模具中密封,低溫下保溫,得到所述紅外激光驅動的石墨烯基水凝膠馬達。
2.根據權利要求1所述的一種紅外激光驅動的石墨烯基水凝膠馬達的制備方法,其特征在于,步驟(1)中,所述氧化石墨烯納米片通過包括Brodie法、Staudenmaier法的氧化還原法,或通過改進后的Hummers法制備得到;所述超聲分散的時間為2小時以上;所述氧化石墨烯分散液的濃度為2 mg/mL ~12 mg/mL。
3.根據權利要求1所述的一種紅外激光驅動的石墨烯基水凝膠馬達的制備方法,其特征在于,步驟(2)中,所述乳化劑為水包油型乳化劑,包括吐溫80、吐溫60,或為吐溫80用量的10 %的司盤與吐溫80的復配乳化劑;所述乳化劑的用量相對于去離子水的體積分數為0.2% ~ 1.5%;所述超聲分散的時間為5~10min。
4.根據權利要求1所述的一種紅外激光驅動的石墨烯基水凝膠馬達的制備方法,其特征在于,步驟(2)中,所述水凝膠單體為水溶性的單體,包括丙烯酰胺、丙烯酸和異丙基丙烯酰胺中的一種以上,水凝膠單體相對于去離子水的質量分數為5 wt% ~ 25 wt%。
5.根據權利要求1所述的一種紅外激光驅動的石墨烯基水凝膠馬達的制備方法,其特征在于,步驟(2)中,所述交聯劑為化學交聯劑N,N-亞甲基雙丙烯酰胺,交聯劑相對于水凝膠單體的質量分數為0.01 wt% ~ 0.20 wt%;所述引發(fā)劑為過硫酸鉀或過硫酸銨,引發(fā)劑相對于水凝膠單體的質量分數為3wt%~10 wt%;所述超聲振蕩的時間為1~2 min 。
6.根據權利要求1所述的一種紅外激光驅動的石墨烯基水凝膠馬達的制備方法,其特征在于,步驟(3)中,所述低沸點、不溶于水的有機溶劑包括環(huán)戊烷;所述低沸點、不溶于水的有機溶劑與水包油乳液的水相的體積比為1:1~1:3;所述乳化是通過高速剪切機在8000 ~ 12000 r/min下剪切攪拌5 ~ 10 min。
7.根據權利要求1所述的一種紅外激光驅動的石墨烯基水凝膠馬達的制備方法,其特征在于,步驟(4)中,所述催化劑為N,N,N',N'-四甲基乙二胺,催化劑相對于水凝膠單體的質量分數為0.5 wt%~3 wt%;所述低溫下保溫是在5℃下保溫10~30小時。
8.由權利要求1~7任一項所述制備方法制得的一種紅外激光驅動的石墨烯基水凝膠馬達,其特征在于,為是自攜燃料式的紅外激光驅動的水凝膠馬達,氧化石墨烯以及低沸點、不溶于水的有機溶劑被封裝存儲在馬達的凝膠基體內,在紅外光的作用下,氧化石墨烯發(fā)生光熱轉換,產生的熱量使得存儲于馬達內的低沸點、不溶于水的有機溶劑以氣泡的形式噴射,從而驅動馬達運動。
9.權利要求8所述的一種紅外激光驅動的石墨烯基水凝膠馬達,其特征在于,具有運動可調控性,通過改變紅外光的照射位置,輕易地改變馬達的運動方向;通過加強或減弱紅外光的照射強度實現馬達的加速或減速。