李紹雯， 馬紅梅， 孫玉寶

（河北工業(yè)大學(xué) 應(yīng)用物理系， 天津 300401）

1 引言

液晶網(wǎng)絡(luò)是由液晶性聚合物單體聚合反應(yīng)得到，由于液晶的各向異性排列而具有外界刺激響應(yīng)的各向異性［1-4］。液晶網(wǎng)絡(luò)具有多刺激響應(yīng)能力、類肌肉機(jī)械特性、可逆的驅(qū)動(dòng)以及可編程的形狀變形性能等，因此具有良好的液晶分子產(chǎn)生的定向排序、外場(chǎng)響應(yīng)性和彈性。基于液晶相變的特點(diǎn)，當(dāng)液晶網(wǎng)絡(luò)受到外加熱場(chǎng)條件刺激時(shí)，液晶網(wǎng)絡(luò)的相態(tài)出現(xiàn)了從有序到無序的變化，進(jìn)而產(chǎn)生了宏觀形狀的變化。當(dāng)刺激被移除時(shí)，液晶網(wǎng)絡(luò)又會(huì)恢復(fù)到初始的狀態(tài)［5］。

在各類外部刺激中，光具有遠(yuǎn)程可控性、快速傳播性、無污染等優(yōu)點(diǎn)［6-7］，被廣泛應(yīng)用于液晶網(wǎng)絡(luò)的刺激響應(yīng)研究工作中，光響應(yīng)性高分子材料逐漸成為了人們的研究熱點(diǎn)。光致形變作用是通過光誘導(dǎo)宏觀物體產(chǎn)生形狀變化，把光能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一種方式［8］。將光熱轉(zhuǎn)換材料與液晶網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，在紅外光下實(shí)現(xiàn)液晶相到各向同性相的轉(zhuǎn)變，從而使液晶網(wǎng)絡(luò)發(fā)生可逆形變。在各種光熱轉(zhuǎn)換材料中，氧化石墨烯具有穩(wěn)定的光熱轉(zhuǎn)化性能。石墨烯是一種排列類似蜂窩狀結(jié)構(gòu)的二維單層碳，具有高導(dǎo)電性以及獨(dú)特的機(jī)械、熱學(xué)、電學(xué)和光學(xué)特性。氧化石墨烯作為石墨烯的氧化物，是一種準(zhǔn)二維層狀結(jié)構(gòu)，與石墨烯的結(jié)構(gòu)非常接近。在各類光熱轉(zhuǎn)化材料中，氧化石墨烯具有良好的穩(wěn)定性［9］。將氧化石墨烯與液晶網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，可以使其在保留液晶網(wǎng)絡(luò)自身特點(diǎn)的前提下獲得氧化石墨烯的特性。氧化石墨烯作為一種紅外惰性材料，在紅外光照射時(shí)不會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)，可以大幅減少紅外熱輻射損失［10-12］。液晶網(wǎng)絡(luò)與氧化石墨烯結(jié)合有助于提高自身的熱穩(wěn)定性，在長(zhǎng)時(shí)間外界刺激輻射后依然具有穩(wěn)定的光熱轉(zhuǎn)換性能。正是氧化石墨烯的這些特性，使得氧化石墨烯/液晶網(wǎng)絡(luò)（GOLCNs）復(fù)合膜已成為目前液晶網(wǎng)絡(luò)形變研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)。光響應(yīng)液晶網(wǎng)絡(luò)由于其自身特性以及可以作為遠(yuǎn)程控制的致動(dòng)器、傳感器的潛在應(yīng)用獲得了深入研究。

液晶網(wǎng)絡(luò)憑借其加工簡(jiǎn)單、各向異性行為和對(duì)眾多外部刺激的響應(yīng)，為其在生物材料等各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供了發(fā)展方向。由于它們具有類似肌肉的工作密度和收縮應(yīng)變，并且能夠被印刷或圖案化成各種幾何形狀，已成為越來越受歡迎的驅(qū)動(dòng)器［13］，例如將四苯乙烯（TPE）和螺吡喃（SP）部分作為可調(diào)熒光團(tuán)結(jié)合到液晶網(wǎng)絡(luò)中，制造智能軟致動(dòng)器［14］。智能軟致動(dòng)器可用于模擬生物功能，例如毛毛蟲在白天/夜間環(huán)境中的爬行和變色行為，以及其他生物的光響應(yīng)熒光和變形行為。Ikeda等利用偶氮苯液晶網(wǎng)絡(luò)與柔性聚乙烯薄膜制備了一條傳動(dòng)履帶，將該復(fù)合材料膜首尾相接后制成光驅(qū)動(dòng)馬達(dá)［15］。Van Oosten等利用偶氮苯衍生物制備了類似纖毛功能的微型執(zhí)行器［16］。目前，液晶網(wǎng)絡(luò)等聚合物材料被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，例如軟體機(jī)器人、人造肌肉和模仿生物體結(jié)構(gòu)等。GO-LCNs復(fù)合膜具有良好的紅外響應(yīng)性能，可以用來制備驅(qū)動(dòng)器和仿生裝置。Wang等研究了基于GO-LCNs復(fù)合膜的光驅(qū)動(dòng)自維持振蕩器［17］。 Cho等制作了光觸發(fā)形狀重構(gòu)的可拉伸GO偶氮苯格柵化LCN復(fù)合膜［18］。Guo等研究了不同取向液晶網(wǎng)絡(luò)和氧化石墨烯復(fù)合膜的光熱響應(yīng)特性并制備了多種仿生結(jié)構(gòu)［19］。在所有的研究中，幾乎都只制作了一種液晶網(wǎng)絡(luò)厚度的復(fù)合膜，研究中缺少不同液晶網(wǎng)絡(luò)薄膜厚度對(duì)復(fù)合膜性能的影響。

本文制作了光致加熱結(jié)構(gòu)的氧化石墨烯/液晶網(wǎng)絡(luò)復(fù)合膜，研究液晶網(wǎng)絡(luò)薄膜厚度對(duì)熱臺(tái)加熱和紅外光照射下響應(yīng)性能的影響，并設(shè)計(jì)了光熱響應(yīng)仿生驅(qū)動(dòng)器，證明其在生物仿生、軟體機(jī)器人等領(lǐng)域的可用性。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)中用到的液晶單體為HCM021和HCM009，購(gòu)自江蘇和成顯示有限公司，單體結(jié)構(gòu)如圖1（a）、（b）所示。光引發(fā)劑（Irga-cure651）結(jié)構(gòu)如圖1（c）所示。氧化石墨烯溶液，濃度為2 mg/mL，購(gòu)自深圳市國(guó)恒科技有限公司，結(jié)構(gòu)如圖1（d）所示。以上材料使用時(shí)無需進(jìn)一步凈化均可直接使用。使用的玻璃為平行取向，大小為50 mm×50 mm，厚度為1.1 mm，玻璃采用摩擦布手動(dòng)摩擦進(jìn)行取向。選擇50 μm和100 μm兩種厚度的聚乙烯（PE）薄膜，用于制作液晶盒時(shí)控制灌注液晶單體的厚度，即控制液晶網(wǎng)絡(luò)薄膜的厚度。

圖1 （a）單體HCM-009、（b）單體HCM-021、（c）光引發(fā)劑Irg-651和（d）氧化石墨烯的化學(xué)結(jié)構(gòu)。Fig.1 Chemical structures of （a） monomer HCM-009，（b） monomer HCM-021， （c） photoinitiator Irg-651 and （d） GO.

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)中使用的儀器主要有：電子分析天平、85-2W型磁力攪拌機(jī)、恒溫加熱平臺(tái)、紫外燈、立式電熱恒溫箱、紅外燈（額定功率250 W，額定電壓220 V）。

2.3 實(shí)驗(yàn)步驟

GO-LCNs復(fù)合膜制備流程如圖2所示。將液晶單體HCM021和HCM009以及光引發(fā)劑（Irga-cure651）按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)為73%∶26%∶1%的比值利用電子分析天平在遮光環(huán)境中進(jìn)行配比。將配置好的混合單體放在85-2W型磁力攪拌機(jī)上，在遮光條件下進(jìn)行70 ℃、90 min混合攪拌。采用絨布摩擦玻璃的方式獲得取向，選擇厚度分別為50 μm和100 μm的PE薄膜控制薄膜厚度，將兩片玻璃按取向相同的方向貼合制備平行液晶盒。將制備好的混合溶液放置在恒溫加熱平臺(tái)上，在90 ℃溫度下灌注到具有平行取向的液晶盒中。將熱臺(tái)溫度調(diào)至40 ℃，在紫外光下進(jìn)行15 min左右固化。待液晶盒冷卻后，打開平行盒玻璃基板，從中取出固化好的液晶網(wǎng)絡(luò)薄膜，在液晶網(wǎng)絡(luò)薄膜表面上均勻涂覆氧化石墨烯水溶液，放入立式電熱恒溫箱中進(jìn)行60 ℃、3 h以上的烘干。直至氧化石墨烯溶液完全烘干成膜后取出，獲得GO-LCNs復(fù)合膜。

圖2 （a）氧化石墨烯/液晶網(wǎng)絡(luò)薄膜制備流程圖；（b）液晶網(wǎng)絡(luò)薄膜和復(fù)合膜的照片。Fig.2 （a）Preparation process of graphene oxide/liquid crystal network composite film；（b）Photos of liquid crystal network and composite film.

3 結(jié)果與討論

3.1 形變?cè)?/h3>

對(duì)復(fù)合膜進(jìn)行剪裁，將液晶分子的取向方向平行于薄膜長(zhǎng)邊的樣品視為Ⅰ型復(fù)合膜，將液晶分子取向方向垂直于薄膜長(zhǎng)邊的樣品視為Ⅱ型復(fù)合膜。由于液晶盒具有平行取向，液晶網(wǎng)絡(luò)薄膜中的液晶分子會(huì)均勻排布在高分子鏈骨架上，處于各向異性狀態(tài)。當(dāng)受到外場(chǎng)刺激（溫度升高或紅外光照射）時(shí)，隨著溫度不斷升高，液晶狀態(tài)會(huì)逐漸從各向異性轉(zhuǎn)變?yōu)楦飨蛲?，如圖3所示，此時(shí)薄膜會(huì)沿液晶分子長(zhǎng)軸收縮，沿分子短軸膨脹。同時(shí)，GO層由于升溫脫水導(dǎo)致層間間距減小，會(huì)發(fā)生各向同性的收縮。因此GO-LCNs復(fù)合膜隨外場(chǎng)作用增大時(shí)，液晶網(wǎng)絡(luò)薄膜和氧化石墨烯薄膜的彎曲在液晶分子長(zhǎng)軸方向疊加，在液晶分子短軸方向抵消。兩類GO-LCNs復(fù)合膜都會(huì)在平行取向方向發(fā)生收縮，在垂直取向方向發(fā)生膨脹，從而使之在平行液晶分子的取向方向上發(fā)生彎曲，因此Ⅰ型復(fù)合膜會(huì)沿長(zhǎng)邊向上彎曲，Ⅱ型復(fù)合膜會(huì)沿短邊方向向上彎曲，形變結(jié)果如圖4所示。

圖3 （a）隨溫度變化液晶相和各向同性相的相轉(zhuǎn)變示意圖； （b）液晶網(wǎng)絡(luò)薄膜和氧化石墨烯薄膜熱致宏觀形變示意圖。Fig.3 （a） Schematic diagrams of phase transitions of liquid crystal phases and isotropic phases with temperature change； （b） Schematic diagram of thermotropic macroscopic deformation of liquid crystal network film and graphene oxide film.

圖4 Ⅰ型復(fù)合膜和Ⅱ型復(fù)合膜在外場(chǎng)刺激前后的形變示意圖Fig.4 Schematic representation of the deformation of type Ⅰ composite film and type Ⅱ composite film before and after external field stimulation

通過測(cè)量發(fā)現(xiàn)，液晶混合單體的清亮點(diǎn)為72 ℃，如圖5所示。因此選擇在40 ℃下對(duì)復(fù)合膜進(jìn)行紫外固化，此時(shí)固化前混合單體表現(xiàn)為良好的液晶狀態(tài)，具有非常好的平行排列。室溫下，復(fù)合膜會(huì)存在輕微的反向形變。在復(fù)合膜制作過程中，烘干時(shí)會(huì)導(dǎo)致氧化石墨烯層水分子蒸發(fā)，從而使薄膜收縮。當(dāng)回到室溫時(shí)，液晶分子逐漸回到各向異性狀態(tài)，此時(shí)薄膜會(huì)沿液晶分子長(zhǎng)軸膨脹，沿分子短軸收縮。同時(shí)氧化石墨烯層吸收水分子發(fā)生膨脹。因此在室溫時(shí)Ⅰ型復(fù)合膜和Ⅱ型復(fù)合膜都沿垂直于取向方向向下彎曲。當(dāng)復(fù)合膜受到的外界刺激消失后，復(fù)合膜會(huì)重新回到反向形變狀態(tài)。

圖5 不同溫度下混合液晶的偏光顯微圖Fig.5 POM images of mixed liquid crystals under different temperature

3.2 復(fù)合膜厚度對(duì)響應(yīng)性能的影響

首先，測(cè)試厚度對(duì)兩種類型的復(fù)合膜在外場(chǎng)作用下響應(yīng)性能的影響。圖6為厚度50 μm的Ⅰ型（長(zhǎng)3 cm，寬1.1 cm）和Ⅱ型（長(zhǎng)2.5 cm，寬1.3 cm）復(fù)合膜在不同溫度的熱臺(tái)上和不同光強(qiáng)度的紅外燈照射下（控制紅外燈照射高度為15.5 cm，改變紅外燈擋位）的形變。圖7為不同厚度的Ⅰ型和Ⅱ型復(fù)合膜的彎曲角度的測(cè)量結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在相同的外界刺激下，隨著熱臺(tái)溫度升高，厚度為50 μm的Ⅰ型復(fù)合膜比厚度為100 μm的Ⅰ型復(fù)合膜彎曲角度更大，線性增加的斜率也更大，在紅外光照射下二者沒有很大差異。對(duì)于Ⅱ型復(fù)合膜，隨著紅外光強(qiáng)度的增強(qiáng)，厚度為50 μm的復(fù)合膜比厚度為100 μm的復(fù)合膜彎曲角度更大，在熱臺(tái)溫度影響下差異不是很大。

圖6 （a）Ⅰ型和（b）Ⅱ型復(fù)合膜在熱臺(tái)上的實(shí)物圖；（c）Ⅰ型和（d）Ⅱ型復(fù)合膜在紅外燈下的實(shí)物圖。Fig.6 Photos of （a） type Ⅱ and （b） type Ⅱ composite film on a heating stage； （c） Type I and （d） typeⅡcomposite film under infrared light.

圖7 不同厚度的Ⅰ和Ⅱ型復(fù)合膜彎曲角度受（a和c）熱臺(tái)溫度和（b和d）紅外光強(qiáng)度的影響Fig.7 Bending angle of type I and Ⅱ composite films with different thicknesses affected by （a and c） heating stage temperature and （b and d） infrared light intensity

3.2.1 隨寬度變化的復(fù)合膜厚度對(duì)響應(yīng)性能的影響

對(duì)GO-LCNs復(fù)合膜的尺寸研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)復(fù)合膜長(zhǎng)或?qū)捵兓瘯r(shí)都有可能對(duì)其響應(yīng)性能產(chǎn)生影響。為了確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，固定熱臺(tái)溫度為65 ℃或固定紅外光強(qiáng)度（紅外燈擋位為5，照射高度為15.5 cm，紅外光強(qiáng)度為90 mW/cm2），選擇相同長(zhǎng)度下不同寬度和相同寬度下不同長(zhǎng)度的兩類復(fù)合膜，研究厚度對(duì)其響應(yīng)性能的影響。

圖8所示為長(zhǎng)度3.0 cm，寬度分別為1.1 cm、1.2 cm、 1.3 cm、 1.4 cm、 1.5 cm的兩類復(fù)合膜在熱臺(tái)和紅外光下的照片。圖9的測(cè)試結(jié)果表明，不同厚度的Ⅰ型復(fù)合膜在紅外燈照射下彎曲角度變化相似，在熱臺(tái)上存在差別較大的情況，厚度為50 μm的Ⅰ型復(fù)合膜比厚度為100 μm的Ⅰ型復(fù)合膜響應(yīng)時(shí)間與恢復(fù)時(shí)間更短。在熱臺(tái)或紅外燈下，厚度為50 μm的Ⅱ型復(fù)合膜一般比厚度為100 μm的Ⅱ型復(fù)合膜彎曲角度更大。在熱臺(tái)作用下，厚度為50 μm的Ⅱ型復(fù)合膜比厚度為100 μm的Ⅱ型復(fù)合膜響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間更短；而在紅外光照射下，厚度為50 μm的Ⅱ型復(fù)合膜的響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間大都長(zhǎng)于厚度為100 μm的Ⅱ型復(fù)合膜。

圖8 長(zhǎng)度相同、寬度變化的不同厚度的（a）Ⅰ型復(fù)合膜和（b）Ⅱ型復(fù)合膜分別在65 ℃熱臺(tái)和紅外光下的實(shí)物圖。Fig.8 Photos of （a） type Ⅰ and （b） type Ⅱ composite film with different thicknesses on 65 ℃ heating stage and under infrared light， respectively， for the same length and varying width.

圖9 寬度變化時(shí)，Ⅰ型復(fù)合膜在熱臺(tái)下（a1～c1）和紅外燈下（d1～f1）的彎曲角度、響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間；Ⅱ型復(fù)合膜在熱臺(tái)下（a2～c2）和紅外燈下（d2～f2）的彎曲角度、響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間。Fig.9 Bending angle， response time and recovery time on the heating stage （a1～c1） and under infrared light （d1～f1） for type Ⅰ composite films when the width is changed； Bending angle， response time and recovery time on the heating stage（a2～c2） and under infrared light （d2～f2） for type Ⅱ composite films when the width is changed.

3.2.2 隨長(zhǎng)度變化的復(fù)合膜厚度對(duì)響應(yīng)性能的影響

圖10所示為寬度1.5 cm，長(zhǎng)度分別為2.2 cm、2.4 cm、 2.6 cm、 2.8 cm、 3.0 cm的兩類復(fù)合膜在65 ℃熱臺(tái)和紅外光下的彎曲照片。它們的彎曲角度、響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間如圖11所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于不同厚度的Ⅰ型復(fù)合膜，在熱臺(tái)和紅外光下的彎曲角度相差不大，厚度為100 μm的復(fù)合膜的響應(yīng)時(shí)間一般比厚度為50 μm的復(fù)合膜要長(zhǎng)。熱臺(tái)加熱情況下，厚度為100 μm復(fù)合膜的恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，在紅外光照射下的恢復(fù)時(shí)間二者相似。對(duì)于不同厚度的Ⅱ型復(fù)合膜，彎曲角度隨著長(zhǎng)度的增加而線性增加，厚度為50 μm的復(fù)合膜彎曲角度更大，厚度不同的Ⅱ型復(fù)合膜隨長(zhǎng)度變化的響應(yīng)時(shí)間相似，厚度為100 μm的Ⅱ型復(fù)合膜恢復(fù)時(shí)間更長(zhǎng)。

圖10 寬度相同、長(zhǎng)度變化的不同厚度的（a）Ⅰ型復(fù)合膜和（b）Ⅱ型復(fù)合膜分別在65 ℃熱臺(tái)和紅外光下彎曲實(shí)物圖。Fig.10 Photos of （a） type Ⅰ （b） type Ⅱ composite film with different thicknesses on 65 ℃ heating stage and under infrared light， respectively， for the same width and varying length.

圖11 長(zhǎng)度變化時(shí)，Ⅰ型復(fù)合膜在熱臺(tái)下（a1～c1）和紅外燈下（d1～f1）的彎曲角度、響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間；Ⅱ型復(fù)合膜在熱臺(tái)下（a2～c2）和紅外燈下（d2～f2）的彎曲角度、響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間。Fig.11 Bending angle， response time and recovery time of type Ⅰ composite films on the heating stage （a1～c1） and under infrared light （d1～f1） when the length is changed； Bending angle， response time and recovery time of typeⅡ composite films on the heating stage （a2～c2） and under infrared light （d2～f2） when the length is changed.

3.3 GO-LCNs復(fù)合膜的仿生光熱動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器

3.3.1 基于復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)的仿生植物

如圖12（a）所示，含羞草的葉子在遇到強(qiáng)光照射后會(huì)出現(xiàn)合攏的現(xiàn)象，在強(qiáng)光消失后會(huì)逐漸展開回到初始狀態(tài)，這是植株應(yīng)對(duì)外界刺激時(shí)的一種自我保護(hù)反應(yīng)。含羞草葉柄基部有一個(gè)膨脹的結(jié)構(gòu)，叫做葉枕。葉枕細(xì)胞非常敏感，收到外界刺激后其細(xì)胞就開始發(fā)生收縮，從而使葉片收攏，這是含羞草葉子的一種對(duì)外防御機(jī)制。圖12（b）為利用Ⅰ型復(fù)合膜和Ⅱ型復(fù)合膜對(duì)這種行為進(jìn)行仿生模擬，通過剪裁兩種復(fù)合膜制作了仿生含羞草的葉子。在光強(qiáng)度為90 mW/cm2的紅外光照射下，復(fù)合膜在0.5 s內(nèi)發(fā)生形變，仿生葉子驅(qū)動(dòng)器表現(xiàn)出彎曲或卷曲的行為，仿生葉子完全發(fā)生形變的時(shí)間約為11 s。當(dāng)紅外光刺激消失后，仿生葉子驅(qū)動(dòng)器會(huì)逐漸回到最初的狀態(tài)，完全恢復(fù)時(shí)間約為16 s。實(shí)驗(yàn)證明，含羞草葉子在受到外界刺激后會(huì)在0.1 s左右開始合攏，在10幾秒完成完全的形變。

3.3.2 基于復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)的仿生夾子

微型機(jī)器人無處不在。機(jī)器人能夠在極端的、人類不利的條件下工作，將工業(yè)的潛力擴(kuò)展到前所未有的高度。機(jī)器人可用于執(zhí)行繁重或重復(fù)性的任務(wù)，例如在生產(chǎn)線之間移動(dòng)組件。同樣，機(jī)器人也可以針對(duì)精細(xì)應(yīng)用進(jìn)行定制，例如手術(shù)或假肢。在這些機(jī)器人應(yīng)用中，精確運(yùn)輸物體的拾放操作是常見且基本的功能。利用復(fù)合膜在紅外光照射下的彎曲，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的抓取和移動(dòng)。

如圖13所示，使用Ⅰ型復(fù)合膜進(jìn)行裁剪、拼裝，獲得仿生夾子。選擇紅外光強(qiáng)度為90 mW/cm2，在紅外光照射下，復(fù)合膜開始彎曲，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的抓取，形變時(shí)間為5 s。當(dāng)移動(dòng)到選定位置時(shí)，關(guān)閉紅外燈照射，復(fù)合膜會(huì)開始恢復(fù)到初始狀態(tài)，失去對(duì)物品提取的能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的移動(dòng)和擺放，恢復(fù)時(shí)間約為8 s。

4 結(jié)論

本文制作了氧化石墨烯/液晶網(wǎng)絡(luò)復(fù)合薄膜。通過不同的剪裁方向，得到長(zhǎng)條狀GOLCNs復(fù)合膜（Ⅰ型復(fù)合膜）和沿垂直于液晶取向方向剪裁得到的長(zhǎng)條狀GO-LCNs復(fù)合膜（Ⅱ型復(fù)合膜），并實(shí)驗(yàn)測(cè)量了不同液晶網(wǎng)絡(luò)膜層厚度情況下，復(fù)合膜在熱臺(tái)和紅外燈照射下的彎曲角度、響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間。不同厚度或不同寬度、長(zhǎng)度的Ⅰ和Ⅱ型復(fù)合膜在熱臺(tái)和紅外光加熱情況下彎曲角度有不同的變化規(guī)律，其原因來自于熱臺(tái)加熱在復(fù)合膜中的傳熱系數(shù)不同，紅外作用下復(fù)合膜中的溫度上升較為均勻。兩種類型復(fù)合膜的彎曲角度變化規(guī)律性不是很好，其原因可能是不同批次制作的氧化石墨烯層厚度均勻性不好?；贕O-LCNs復(fù)合膜良好的紅外響應(yīng)性能和可逆形變，設(shè)計(jì)了仿生植物和仿生鑷子，通過紅外光照射和關(guān)閉實(shí)現(xiàn)了仿生驅(qū)動(dòng)器的行為變化。GO-LCNs復(fù)合膜的優(yōu)秀性能在柔性微機(jī)器人、人工肌肉執(zhí)行器、生物醫(yī)學(xué)設(shè)備等領(lǐng)域有很大的發(fā)展前景。