本发明属于液晶弹性体致动器领域，具体涉及一种上转换纳米棒/银纳米线复合液晶弹性体的制备方法。
背景技术：
1、刺激响应液晶弹性体是一类新兴的智能聚合物材料，在光、热、电等刺激下实现大尺度的可逆形变，使得在驱动器、人造器官、人造肌肉以及微型机器人方面有着潜在的应用前景。近红外光响应弹性液晶变形机制分为两类。一类是通过对无机或者有机材料进行掺杂能将长波长的光转化为短波长的光，激发偶氮苯进行顺反异构化，另一类是将有光热性能的无机材料掺杂其中，将光转换为热，实现诱导液晶相向各向同性相转变，使其发生形变。对于传统的诱导液晶取向，通过在聚酰亚胺的玻璃表面定向摩擦的方式获得凹槽，棒状液晶会沿着平行于凹槽的方向进行排列，原因在于降低弹性形变产生的能量。但是摩擦过程中会造成静电的产生和碎屑，影响液晶分子的取向且功能单一。目前已知将碳纳米管进行排列诱导液晶分子取向的研究，该方法存在局限性，无法适用于其他无机纳米材料的组装。
2、图案化一般为三维立体图案，通过外界的刺激下，发生折叠、折纸、网络拓扑等形式。通过对制备的液晶弹性体结构设计进行图案化处理，获得多种形状的变化。但是就目前的研究表明，大多图案化构型是基于在已经制备液晶弹性体表面进行遮蔽层，通过对其遮挡和照射实现图案化形变，这种方式需要二次操作，并且需要其他材料辅助进行，操作复杂繁琐。
技术实现思路
1、本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种上转换纳米棒/银纳米线复合液晶弹性体的制备方法。本发明基于液晶弹性体形状变化的多样性，从液晶图案化编程方式上入手，利用偶氮苯的顺反异构与液晶相向各向同性转变协同实现其弯曲，上转换的反斯托克斯效应使得偶氮苯基团顺反异构，固定图案化形状，银纳米线的光热效应使得液晶分子从有序-无序可恢复性，实现进一步的应用。
2、本发明上转换纳米棒/银纳米线复合液晶弹性体的制备方法，首先通过langmuir-blodgett法将上转换纳米棒和银纳米线依次定向排列取向，并沉积在图案化编程处理的玻璃基底上，在基板干燥后组装成平面型液晶盒；然后将含双端丙烯酸酯基团液晶分子、单端丙烯酸酯基团液晶分子以及引发剂的均匀混合物以加热熔融的方式灌装入已经组装好的液晶盒中进行聚合；最后将聚合后的液晶弹性体从液晶盒中取出，通过之前编程好的图案化进行裁切，获得多种图案化形状；由于对其进行图案化编程，纳米棒/纳米线排列有序的模板进行错位组装，因此形成上下层间隔化无机纳米模板。平行取向型液晶盒诱导的液晶分子上下表面呈平行状态，由于膜两侧的存在无机纳米材料的差异且彼此间距较小，当从液晶盒中取出时，出现微微的向不含纳米材料一侧弯曲，这是由于无机材料的机械应力一侧较大，出现微弯，对不同图案化编程获得多种形状变形。
3、本发明上转换纳米棒/银纳米线复合液晶弹性体的制备方法，包括如下步骤：
4、步骤1：底层上转换纳米棒基板的制备
5、在盛满亚相的langmuir-blodgett膜分析仪中，将配好的上转换纳米棒分散液逐滴滴加至亚相表面；静置一段时间，以恒定速率推动推杆，纳米棒取向与推杆的方向平行排列，获得纳米薄膜；将取向后的纳米棒沉积于图案化后的玻璃基板上，待基板干燥后备用；
6、步骤2：上转换纳米棒/银纳米线液晶盒的制备
7、在盛满亚相的langmuir-blodgett膜分析仪中，将配好后的银纳米线分散液逐滴滴加至亚相表面；待静置后，以恒定速率推动推杆，银纳米线取向与推杆的方向平行排列，获得纳米薄膜；将高度取向后的银纳米线沉积在步骤1获得的沉积有上转换纳米棒的玻璃基板上，待基板干燥后组装成平行液晶盒；
8、步骤3：上转换纳米棒/银纳米线复合液晶弹性体的聚合
9、将含双端丙烯酸酯基团液晶分子、单端丙烯酸酯基团液晶分子、引发剂的均匀混合物以加热熔融的方式灌装入步骤2组装好的液晶盒中，加热进行聚合。
10、步骤4：上转换纳米棒/银纳米线复合液晶弹性体的制备
11、将步骤3热聚合好后的上转换纳米棒/银纳米线复合液晶弹性体从液晶盒中取出，根据不同的编程图案化，获得不同形状的图案化构型。
12、步骤1中，所述玻璃基板为经过等离子体清洗机处理过的亲水化玻璃。
13、步骤1和步骤2中，所述亚相为去离子水(18.2mω·cm)，使用时需要适量高于langmuir-blodgett机边缘。
14、步骤1中，所述上转换纳米棒的制备方法为：将1.2g naoh溶于2ml去离子水中，随后加入10ml乙醇和20ml油酸，搅拌20min左右，然后在搅拌下加入1mmol lncl3(1mmol lncl3中，各占比分别为(y3+：64.5％，yb3+：20％，gd3+：15％，tm3+：0.5％)和8ml浓度为1mol/l的naf溶液(称取0.3360g的naf固体，加入8ml的去离子水)；随后，将溶液转移到50ml内衬高压釜中，并在190℃下反应24h，系统冷却至室温。通过离心收集最终产物，用乙醇洗涤，然后分散在环己烷中备用。
15、步骤1中，所述上转换纳米棒分散液的制备方法为：取适量分散于环己烷中的上转换纳米棒溶液，加入适量的三氯甲烷，以5000-8000rpm/min的速度离心5-10min，弃去上清，将沉淀重新分散于三氯甲烷中，以相同的转速再次离心，将得到的沉淀分散于0.75ml三氯甲烷中，并加入0.25ml dmf，最终得到的分散液中上转换纳米棒的浓度为60-90mg/ml。
16、步骤2中，所述银纳米线的制备方法为：将10g聚乙烯吡咯烷酮溶解在450ml丙三醇中，放入160℃烘箱中30min左右，待溶液冷却后，加入硝酸银溶液与氯化钠溶液(称取5g硝酸银，加入3ml去离子水，获得硝酸银溶液，浓度约为9.81mol/l；称取300mg氯化钠，加入2ml去离子水，获得氯化钠溶液，浓度约为8.3mol/l)，放入180℃烘箱中16h；待自然冷却至室温时，将得到的银纳米线溶液经多次离心洗涤，除去多余的聚乙烯吡咯烷酮与丙三醇，最终将得到的银纳米线分散于去离子水中备用。
17、步骤2中，所述银纳米线分散液的制备方法为：取适量分散于去离子水中的银纳米线溶液，加入适量的n,n'-二甲基甲酰胺，以5000-8000rpm/min的速度离心5-10min，弃去上清，将沉淀重新分散于dmf中，以相同的转速再离心一次，将得到的沉淀分散于0.4ml的dmf中，并加入0.4ml的三氯甲烷，最终得到的分散液中银纳米线的浓度为15-30mg/ml。
18、步骤1中，所述恒定速率为30cm2/min，在出现褶皱时停止推杆挤压。
19、步骤2中，所述恒定速率为18cm2/min，在出现褶皱时停止推杆挤压。
20、步骤2中，将高度取向后的银纳米线沉积在步骤1获得的沉积有上转换纳米棒的玻璃基板上时，保持纳米棒和纳米线取向平行。
21、步骤2中，所述平行液晶盒的组装方式为：将两张表面沉积有高度取向的已编程的纳米棒和纳米线的玻璃组装起来，组装时沉积的无机材料平行相对，中间间隔为30μm-60μm。
22、步骤3中，所述单端丙烯酸酯基团液晶分子的结构通式如下所示：
23、
24、其中，m的取值范围为7-10。
25、步骤3中，所述含双端丙烯酸酯基团液晶分子的结构通式如下：
26、
27、其中，n的取值范围为7-11。
28、步骤3中，所述引发剂为热引发剂，优选1,1'-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷。
29、步骤3中，含单端丙烯酸酯基团液晶分子、双端丙烯酸酯基团液晶分子、引发剂的均匀混合物中，含单端丙烯酸酯基团液晶分子的用量占混合物总质量的26-65％，双端丙烯酸酯基团液晶分子的用量占混合物总质量的34-73.7％，引发剂的用量占混合物总质量的0.3-1.5％。
30、步骤3中，加热过程均在热台上进行。
31、步骤3中，液晶混合物加热熔融的温度在120-130℃。
32、步骤3中，聚合温度为115-125℃，聚合时间为3-8h。
33、步骤4中，将上转换纳米棒/银纳米线复合液晶弹性体从液晶盒取出方式为：使用小刀片沿着两块玻璃缝隙边缘将液晶盒慢慢撬开，然后将其从玻璃板上慢慢揭下。
34、步骤4中所述的尺寸是指宽度1-5mm，长度10-15mm。
35、本发明的有益效果体现在：
36、本发明提供了一种十分简便的上转换纳米棒/银纳米线复合液晶弹性体的制备方法。首先，以langmuir-blodgett简单组装方法诱导上转换纳米棒/银纳米线组装成大范围的有序取向阵列作为基底，然后利用线与线之间的凹槽诱导液晶分子进行有序取向，这种方式的优势在于不仅能够避免摩擦取向产生的静电以及摩擦聚合物表面残留的碎屑，而且上转换纳米棒的反斯托克斯响应可以将近红外光转换为可见光，同时银纳米线的一个等离子体共振效应，结合上转换材料，偶氮苯顺反异构与液晶相向各向同性变形协同作用，使制备的双层复合型液晶弹性体具有光刺激响应。其次，langmuir-blodgett法这种组装方法简单方便且能够很好的控制层数限制，适用性强，普适性高。最后，通过图案化编程制备平行取向液晶弹性体在聚合过程中上下表面热膨胀行为相互平行，由于有机械应力的存在，会出现微弯曲与pi取向层一侧，通过简单图案化裁切，获得不同图案形状的液晶弹性体。该方法易于制备，且操作简单，易于实现。
37、综上所述，本发明提供了一种上转换纳米棒/银纳米线复合液晶弹性体的制备方法。主要是利用由高度取向的上转换纳米棒/银纳米线制成平行型液晶盒制备得到不同图案化的液晶构型。由于上转换纳米棒/银纳米线与液晶弹性体的协同特点结合，使得这些双层平面型的图案化液晶构型能够对光、热等刺激作出响应。这里的协同作用是指所选取的上转换纳米棒的在980nm激发下，转换为可见光范围的波长，而选择该偶氮苯基液晶弹性体的紫外吸收和上转换发光波长存在交叉区域，能够证明其实现在980nm激发下偶氮苯的异构化(图3)。后面所说的对光热做出响应指最后的图案化在近红外光照射下，能够发生上转换纳米棒反斯托克斯效应引起偶氮苯的光异构化和银纳米线光热效应引起液晶分子有序-无序的转变。本发明为图案化构型方式提供了新思路，为实现一体化图案化变形提供了新思路。
1.一种上转换纳米棒/银纳米线复合液晶弹性体的制备方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
10.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
