本发明涉及高分子水凝胶技术领域，具体涉及一种可以自动连续膨胀－收缩的多孔水凝胶致动器的制备方法。
背景技术：
环糊精(cyclodextrins，简称cd)是直链淀粉在由芽孢杆菌产生的环糊精葡萄糖基转移酶作用下生成的一系列环状低聚糖的总称，通常含有6～12个d-吡喃葡萄糖单元，其中研究较多并且具有重要实际意义的是含有6、7、8个葡萄糖单元的分子，分别称为α-、β-和γ-环糊精。环糊精分子呈现锥形的圆筒状结构，并且分子空腔的内侧疏水外侧亲水，这种空腔可以包合多种离子、有机小分子以及聚合物，从而形成特殊的包合络合力，因此环糊精可以被用作有序高级结构的分子建筑模块。
水凝胶(hydrogel)是以水为分散介质的凝胶，智能水凝胶是一种能通过感知外界环境的微小变化，产生可逆的体积相转变或者凝胶－溶胶相转变的一种水凝胶。在众多的智能水凝胶中，聚(n-异丙基甲基丙烯酰胺)水凝胶在其低临界溶解温度附近存在可逆的不连续的体积相转变，当环境温度微微高于低临界溶解温度时，其体积就会突然剧烈收缩，而当环境温度降到低临界溶解温度以下时，水凝胶就会重新溶胀。因此，现有技术往往需要通过溶液环境温度的改变来实现水凝胶的膨胀-收缩过程，而不能在一个固定的温度下实现温度响应性水凝胶自动连续的膨胀-收缩。
技术实现要素：
本发明通过将丙烯酰-β-环糊精单体、n-异丙基甲基丙烯酰胺单体聚合交联形成多孔水凝胶，将所述多孔水凝胶浸泡在含有8-苯胺基-1-萘磺酸的水溶液中，当保持水溶液温度为在“多孔水凝胶自身的低临界溶解温度”和“当所述多孔水凝胶中的β-环糊精对8-苯胺基-1-萘磺酸分子包合达到饱和时的低临界溶解温度”范围内的一个确定的温度值不变时，水溶液中的多孔水凝胶即可实现自动连续地膨胀—收缩，从而得到在一个固定温度下自动连续膨胀－收缩的温度响应性多孔水凝胶致动器。
针对上述目的，本发明的技术方案如下：
一种自动连续膨胀—收缩的多孔水凝胶致动器的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)在一定量的去离子水中加入丙烯酰-β-环糊精单体、n-异丙基甲基丙烯酰胺单体，搅拌均匀后，得到单体溶液；
(2)在上述单体溶液中加入交联剂，搅拌均匀，然后再加入造孔剂聚乙二醇，搅拌均匀后得到反应液；
(3)对步骤(2)中的反应液进行除氧后加入引发剂，然后将加了引发剂的反应液装入透明模具中并密封；
(4)将步骤(3)中的装有反应液的透明模具置于波长为365nm的紫外光下照射5～30分钟，得到水凝胶；
(5)将得到的水凝胶浸泡在去离子水中，将水凝胶中的造孔剂聚乙二醇浸泡出来，即在原聚乙二醇的位置形成孔隙，得到多孔水凝胶；
(6)配制8-苯胺基-1-萘磺酸水溶液，将步骤(5)得到的多孔水凝胶浸泡在所述8-苯胺基-1-萘磺酸水溶液中，控制所述水溶液的温度，当保持在一定的温度下不改变时，8-苯胺基-1-萘磺酸水溶液中的多孔水凝胶即可实现自动连续地膨胀—收缩，从而得到在一个固定温度下自动连续膨胀—收缩的多孔水凝胶致动器。
进一步地，所述步骤(1)中丙烯酰-β-环糊精单体的质量为步骤(1)中去离子水质量的4％～8％，n-异丙基甲基丙烯酰胺单体的质量为步骤(1)中去离子水质量的6％～18％。
进一步地，所述交联剂为物理交联剂。
进一步地，所述物理交联剂为合成锂藻土laponitexls。
进一步地，所述物理交联剂合成锂藻土laponitexls的添加量为所述步骤(1)中去离子水质量的2％～8％。
进一步地，所述步骤(2)中聚乙二醇的添加量为步骤(1)中去离子水质量的1～5％，并且所述聚乙二醇的分子量在400～3000范围内。
进一步地，所述步骤(3)中加入的引发剂为v-50光引发剂，所述v-50光引发剂的添加量为所有单体总质量的0.1％～1.0％。
进一步地，所述步骤(6)中8-苯胺基-1-萘磺酸水溶液的浓度为0.7mm～8.5mm。
进一步地，所述步骤(6)中一定的温度为在“多孔水凝胶自身的低临界溶解温度”和“当所述多孔水凝胶中的β-环糊精对8-苯胺基-1-萘磺酸分子包合达到饱和时的低临界溶解温度”范围内的任意一个确定的温度值。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明所述的温度响应性多孔水凝胶固体可以实现自动连续地膨胀-收缩，因此可以借助这种连续膨胀-收缩所带来的体积变化给其他需要驱动的物体提供一定的驱动力，即，可以作为一种多孔水凝胶致动器进行使用。
(2)现有技术中的温度响应性水凝胶致动器都需要在改变温度的情况下，即，需要在两个不同的环境温度下才能实现水凝胶的驱动行为，而本发明首次实现在一个固定的环境温度下，即可得到可以自动连续膨胀－收缩的温度响应性多孔水凝胶致动器。
(3)本发明制备方法简单，不需要特殊设备，整个反应过程简单易于控制，成本低，易于推广。
具体实施方式
实施例1：
(1)在一定量的去离子水中加入丙烯酰-β-环糊精单体、n-异丙基甲基丙烯酰胺单体，其中，丙烯酰-β-环糊精单体的质量为去离子水质量的4％，n-异丙基甲基丙烯酰胺单体的质量为去离子水质量的6％，搅拌均匀后，得到单体溶液；(2)在上述单体溶液中加入合成锂藻土laponitexls作为交联剂，所述合成锂藻土laponitexls交联剂的添加量为所述步骤(1)中去离子水质量的2％，搅拌均匀，然后再加入质量为步骤(1)中去离子水质量的1％、分子量为800的聚乙二醇作为造孔剂，搅拌均匀后得到反应液；(3)对反应液进行除氧后加入质量为所有单体总质量的0.1％的v-50光引发剂，随后将加了引发剂的反应液装入透明模具中并密封；(4)将装有反应液的透明模具置于波长为365nm的紫外光下照射10分钟，得到水凝胶；(5)将得到的水凝胶浸泡在去离子水中，将水凝胶中的造孔剂聚乙二醇浸泡出来，即在原聚乙二醇的位置形成孔隙，得到多孔水凝胶；(6)配制0.7mm的8-苯胺基-1-萘磺酸水溶液，将得到的多孔水凝胶致动器浸泡在所述8-苯胺基-1-萘磺酸水溶液中，控制所述水溶液的温度，当其保持在47.6℃～42.8℃范围内的任一确定的温度值不变时，8-苯胺基-1-萘磺酸水溶液中的多孔水凝胶即可实现自动连续地膨胀—收缩，从而得到自动连续膨胀—收缩的多孔水凝胶致动器。
实施例2：
(1)在一定量的去离子水中加入丙烯酰-β-环糊精单体、n-异丙基甲基丙烯酰胺单体，其中，丙烯酰-β-环糊精单体的质量为去离子水质量的8％，n-异丙基甲基丙烯酰胺单体的质量为去离子水质量的18％，搅拌均匀后，得到单体溶液；(2)在上述单体溶液中加入合成锂藻土laponitexls作为交联剂，所述合成锂藻土laponitexls交联剂的添加量为所述步骤(1)中去离子水质量的8％，搅拌均匀，然后再加入质量为步骤(1)中去离子水质量的5％、分子量为3000的聚乙二醇作为造孔剂，搅拌均匀后得到反应液；(3)对反应液进行除氧后加入质量为所有单体总质量的1.0％的v-50光引发剂，随后将加了引发剂的反应液装入透明模具中并密封；(4)将装有反应液的透明模具置于波长为365nm的紫外光下照射30分钟，得到水凝胶；(5)将得到的水凝胶浸泡在去离子水中，将水凝胶中的造孔剂聚乙二醇浸泡出来，即在原聚乙二醇的位置形成孔隙，得到多孔水凝胶；(6)配制8.5mm的8-苯胺基-1-萘磺酸水溶液，将得到的多孔水凝胶致动器浸泡在所述8-苯胺基-1-萘磺酸水溶液中，控制所述水溶液的温度，当其保持在48.9℃～44.6℃范围内的任一确定的温度值不变时，8-苯胺基-1-萘磺酸水溶液中的多孔水凝胶即可实现自动连续地膨胀—收缩，从而得到自动连续膨胀—收缩的多孔水凝胶致动器。
实施例3：
(1)在一定量的去离子水中加入丙烯酰-β-环糊精单体、n-异丙基甲基丙烯酰胺单体，其中，丙烯酰-β-环糊精单体的质量为去离子水质量的6％，n-异丙基甲基丙烯酰胺单体的质量为去离子水质量的12％，搅拌均匀后，得到单体溶液；(2)在上述单体溶液中加入合成锂藻土laponitexls作为交联剂，所述合成锂藻土laponitexls交联剂的添加量为所述步骤(1)中去离子水质量的5％，搅拌均匀，然后再加入质量为步骤(1)中去离子水质量的3％、分子量为2500的聚乙二醇作为造孔剂，搅拌均匀后得到反应液；(3)对反应液进行除氧后加入质量为所有单体总质量的0.5％的v-50光引发剂，随后将加了引发剂的反应液装入透明模具中并密封；(4)将装有反应液的透明模具置于波长为365nm的紫外光下照射20分钟，得到水凝胶；(5)将得到的水凝胶浸泡在去离子水中，将水凝胶中的造孔剂聚乙二醇浸泡出来，即在原聚乙二醇的位置形成孔隙，得到多孔水凝胶；(6)配制5.5mm的8-苯胺基-1-萘磺酸水溶液，将得到的多孔水凝胶致动器浸泡在所述8-苯胺基-1-萘磺酸水溶液中，控制所述水溶液的温度，当其保持在47.7℃～43.5℃范围内的任一确定的温度值不变时，8-苯胺基-1-萘磺酸水溶液中的多孔水凝胶即可实现自动连续地膨胀—收缩，从而得到自动连续膨胀—收缩的多孔水凝胶致动器。
以上所述仅为本发明的优选实施例，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的相关技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，其中所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。