一种丙酮刺激响应的柔性仿生双层高分子薄膜及制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种丙酮刺激响应的柔性仿生双层高分子薄膜及制备方法和应用，该薄膜具有柔性的双层结构，其中一层为活性层，对丙酮刺激响应性极强，厚度为20～60μm；另一层为惰性层对丙酮的刺激无响应，厚度为0.1～10μm；其制备方法：以聚偏氟乙烯（PVDF）和聚乙烯醇（PVA）为原料，通过微加工技术在硅片上设计微通道阵列，将PVDF溶液均匀铺于硅模板上，50～100℃条件下干燥，氧等离子表面化学改性10分钟，然后将PVA溶液均匀铺于PVDF单层表面，在25～30℃环境中干燥直到溶剂完全挥发，从模板上取下双层薄膜；将所制得的双层薄膜切割成不同形状的薄膜器件，通过吸收丙酮蒸汽引发的可逆性卷曲、弯曲、扭曲、缠绕、回旋及滚动，实现柔性器件的可控形变。

权利要求

1.一种丙酮刺激响应的柔性仿生双层高分子薄膜，其特征在于，该薄膜具有柔性的双层结构，其中一层为微通道阵列结构的活性层，对丙酮刺激响应性强，能够在9KPa的丙酮蒸汽压气氛中产生明显的形变，厚度为20～60 μm；另一层为惰性层对丙酮的刺激无响应，厚度为0.1～10μm；其中，所述活性层为PVDF层；惰性层为PVA 层。

2.一种丙酮刺激响应的柔性仿生双层高分子薄膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：通过微加工方法在硅片上制备出微通道阵列，得到具有微通道的硅片模板；其中，所述微通道阵列为U字形微通道阵列，微通道阵列的各通道相互平行，通道的宽度为0.1～1.2 mm，通道的深度为10～80 μm，通道长度30～70 mm，相邻通道间距为0.1～1.6 mm，硅片上整体通道的有效面积不小于3600 mm2；

步骤2：制备活性层的PVDF溶液

将溶剂置于反应容器中，在磁力搅拌条件下，将 PVDF粉末分散于溶剂中，在70～100℃下加热并不断搅拌直到得到透明溶液；停止加热，待温度冷却到室温后，继续搅拌1～2小时，以除去溶液里的气泡；最后将制得的PVDF溶液封闭待用；其中，所述溶剂为DMF、N-甲基吡咯烷酮(NMP) 二甲基乙酰胺(DMAc)、磷酸三乙酯(TEP) 或二甲基亚砜(DMSO)；PVDF溶液浓度为0.1～0.5 g/mL；

步骤3：制备惰性层的PVA溶液

在装有蒸馏水的反应容器中，加入PVA固体，在磁力搅拌条件下，50～90℃加热10～15小时，待冷却后，将冷却液静止24小时，取反应容器中的上层饱和清液待用；

步骤4：制备PVDF单层膜

用丙酮溶剂清洗步骤1得到的具有微通道的硅片模板，并在氮气气氛下干燥；利用匀胶机将已制得的PVDF溶液均匀的旋涂于硅片模板上，匀胶机旋转速度控制在50～100 rpm；将硅片模板移入自然对流烘箱，在50～90 ℃下干燥直到溶剂挥发完全；溶剂挥发引发PVDF聚合物链状分子自组装，形成球状聚集的表面结构，得到的PVDF单层薄膜具有微通道阵列、均匀球状结构，球状颗粒直径为5～15 μm，PVDF单层薄膜厚度为20～60 μm；

步骤5：PVDF单层薄膜表面化学改性

打开氧等离子清洗仪腔门，把制有PVDF单层薄膜的硅片模板水平放入腔体的中间位置；关闭腔门及进气阀，接着抽真空3～5分钟；打开进气阀，放入空气，打开射频电源开关，使氧气光辉照射到PVDF薄膜表面，照射10～20分钟后，依次关闭进气阀，射频电源及真空泵；接着再打开进气阀，让空气慢慢进入，直到腔体内压强恢复到大气压后，打开腔门，取出处理后的PVDF单层薄膜硅片模板；PVDF单层薄膜表面化学改性所用气体为空气，相对湿度

40～70%；

步骤6：在活性层PVDF薄膜表面引入惰性层

利用匀胶机将已制备的PVA溶液均匀的旋涂于表面化学改性后的PVDF薄膜表面，旋涂速度控制在50～100 rpm；旋涂5 min后，将PVA溶液均匀覆盖的PVDF薄膜硅片模板放置于水平无振动的台面上，在25～30 ℃环境中干燥24～48小时，干燥后厚度为0.1～10μm，制得PVDF/PVA双层薄膜即丙酮刺激响应的柔性仿生双层高分子薄膜。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述惰性层PVA层能够采用聚乙二醇层、琼脂糖层、菊粉层、果胶层或纤维素层替代。

4.一种权利要求2制得的双层薄膜的应用，其特征在于，将制得的双层薄膜切割成不同形状的薄膜器件，通过吸收丙酮蒸汽引发的可逆性卷曲、弯曲、扭曲、缠绕、回旋及滚动，实现柔性器件的可控形变。

说明书

一种丙酮刺激响应的柔性仿生双层高分子薄膜及制备方法和

应用

技术领域

[0001] 本发明涉及仿生材料技术领域，尤其涉及一种丙酮刺激响应的柔性仿生双层高分子薄膜及制备方法和应用。

背景技术

[0002] 随着对自然生物结构越来越深刻的了解与认识，利用物理及化学合成技巧模拟生物结构的技术也慢慢趋于成熟，大大推动了仿生材料的发展。通过仿生材料研发的器件在工业，电子，军事等领域也得到了很好的应用。尤其是仿生软材料，其未来的应用价值将更加巨大，如柔性电子工业方面。通过模拟生物结构衍生规律制备出新型智能柔性仿生材料，不但从结构上实现仿生性能，并可以通过外界的刺激实现对材料仿生行为的操控，从而及大地拓展了材料的应用领域。

[0003] 目前丙酮敏感的薄膜材料大多数是由无机材料制备而成，如：ZnFe2O4和LaFeO3基于的薄膜(天津大学,2004）；ZrO2ZnO半导体材基于的薄膜(传感技术学报，1990(3)：59-62); ZnO薄膜(电子元件与材料， 2007,26(5):46－48); SnO2薄膜(Sensor & Actuators B Chemical, 2006, 115(1):460－464)等。无机材料制备的丙酮敏感薄膜往往柔韧性差，不适合重复利用，导致其应用范围狭窄，应用寿命缩短。

[0004] 最近，Yuan J等(Qiang Zhao, John W.C. Dunlop, XunlinQiu, Feihe Huang, Zibin Zhang, Jan Heyda,JoachimDzubiella, Markus Antonietti1 &JiayinYuan. Nature Communications, 5:4293,1-8)报道了一种有机聚合物高分子薄膜，此薄膜具有均匀的微孔结构及柔韧性，对丙酮敏感性强。但此薄膜除了对丙酮敏感，对其他溶剂如四氢呋喃，哌啶，吡啶等都具有很强的敏感性，因而对丙酮敏感选择性不好，同时，丙酮驱动的变形过程不具有可控性，产业化技术有待进一步提高。

[0005] 理论分析认为要实现丙酮驱动的薄膜高效可控仿生变形性能, 除了对薄膜仿生结构的精确设计之外，薄膜还要具有非常好的拉伸耐磨性,对丙酮蒸气长时间刺激后仍能保持理想的机械性能, 必须具有可逆的刺激响应行为, 这些是仿生材料实现仿生性能的基本要素，也是拓展其应用的基本条件。因此只有设计合理的仿生结构、深入理解仿生机理、优化材料机械性能, 才能控制动态仿生过程、促进材料的应用步伐。

发明内容

[0006] 本发明的目的是提供一种可批量化制备，实现产业化的一种丙酮刺激响应的柔性仿生双层高分子薄膜及制备方法和应用。

[0007] 实现本发明目的的具体技术方案是：

[0008] 一种丙酮刺激响应的柔性仿生双层高分子薄膜，特点是：该薄膜具有柔性的双层结构，其中一层为微通道阵列结构的活性层，对丙酮刺激响应性极强，可在9KPa的丙酮蒸汽压气氛中产生明显的形变，厚度为20～60 μm；另一层为惰性层对丙酮的刺激无响应，厚度为0.1～10μm；其中，所述活性层为PVDF层；惰性层为PVA 层。

[0009] 一种丙酮刺激响应的柔性仿生双层高分子薄膜的制备方法，该方法包括以下步骤：

[0010] 步骤1：通过微加工方法在硅片上制备出微通道阵列，得到具有微通道的硅片模板；其中，所述微通道阵列为U字形微通道阵列，微通道阵列的各通道相互平行，通道的宽度为0.1～1.2 mm，通道的深度为10～80 μm，通道长度30～70 mm，相邻通道间距为0.1～1.6 mm，硅片上整体通道的有效面积不小于3600 mm2；

[0011] 步骤2：制备活性层的PVDF溶液

[0012] 将溶剂置于反应容器中，在磁力搅拌条件下，将 PVDF粉末分散于溶剂中，在70～100℃下加热并不断搅拌直到得到透明溶液；停止加热，待温度冷却到室温后，继续搅拌1～
2小时，以除去溶液里的气泡；最后将制得的PVDF溶液封闭待用；其中，所述溶剂为DMF、N-甲基吡咯烷酮(NMP) 二甲基乙酰胺(DMAc)、磷酸三乙酯(TEP) 或二甲基亚砜(DMSO)；PVDF溶液浓度为0.1～0.5 g/mL；

[0013] 步骤3：制备惰性层的PVA溶液

[0014] 在装有蒸馏水的反应容器中，加入PVA固体，在磁力搅拌条件下，50～90℃加热10～15小时，待冷却后，将冷却液静止24小时，取反应容器中的上层饱和清液待用；

[0015] 步骤4：制备PVDF单层膜

[0016] 用丙酮溶剂清洗步骤1得到的具有微通道的硅片模板，并在氮气气氛下干燥；利用匀胶机将已制得的PVDF溶液均匀的旋涂于硅片模板上，匀胶机旋转速度控制在50～100 rpm；将硅片模板移入自然对流烘箱，在50～90 ℃下干燥直到溶剂挥发完全；溶剂挥发引发PVDF聚合物链状分子自组装，形成球状聚集的表面结构，得到的PVDF单层薄膜具有微通道阵列、均匀球状结构，球状颗粒直径为5～15 μm， PVDF单层薄膜厚度为20～60 μm；

[0017] 步骤5：PVDF单层薄膜表面化学改性

[0018] 利用氧等离子清洗仪（Plasma Cleaner PDC-32G-2）在PVDF单层表面引入大量的羟基。具体操作步骤：打开氧等离子清洗仪腔门，把有PVDF薄膜的硅片模板水平放入腔体的中间位置；关闭腔门及进气阀，接着抽真空3～5分钟；打开进气阀，放入空气，打开射频电源开关，使得氧气光辉照射到PVDF薄膜表面，照射10～20分钟后，依次关闭进气阀，射频电源及真空泵；接着再打开进气阀，让空气慢慢进入，直到腔体内压强恢复到大气压后，打开腔门，取出处理后的PVDF单层薄膜；此时，薄膜表面由疏水性变为亲水性，表明薄膜表面引入了大量羟基。引入羟基的作用是和惰性层结构中羟基形成强的氢键作用，以加强双层膜之间的亲和力。所述PVDF单层的氧等离子清洗表面化学改性，所用气体为空气，相对湿度40～70%；

[0019] 步骤6：在活性层PVDF薄膜表面引入惰性层

[0020] 利用匀胶机将已制备的PVA溶液均匀的旋涂于表面化学改性后的PVDF薄膜表面，旋涂速度控制在 50-100 rpm；旋涂5 min后，将PVA溶液均匀覆盖的PVDF薄膜硅片模板放置于水平无振动的台面上，在25-30 ℃环境中干燥24-48小时，干燥后厚度为0.1～10μm，制得PVDF/PVA双层薄膜即丙酮刺激响应的柔性仿生双层高分子薄膜。

[0021] 所述惰性层PVA层能够采用聚乙二醇(PEG)层、琼脂糖 （Agarose, 水）层、菊粉层、果胶层或纤维素层替代。

[0022] 上述方法制得的双层薄膜的应用，将制得的双层薄膜切割成不同形状的薄膜器件，通过吸收丙酮蒸汽引发的可逆性卷曲、弯曲、扭曲、缠绕、回旋及滚动，实现柔性器件的可控形变。

[0023] 与现有技术比较，本发明具有如下突出优点：

[0024] 本发明特色是开发有别于报道的环境敏感材料, 以价格低廉的高分子为基础, 通过MEMS技巧及化学反应设计双层薄膜、并在活性层表面引入微通道结构、制备机械性能优越,仿生变形可控的智能双层高分子薄膜。PVDF和PVA复合层结合紧密，薄膜具有非常优良的柔韧性能及可操作性，对丙酮蒸汽的响应性能极高，因此可进一步设计制备丙酮敏感器件。

[0025] 本发明的技术创新主要体现在完全使用高分子有机材料，通过微加工技术辅助制备具有微通道阵列球形颗粒结构的双层仿生薄膜。 制备的薄膜具有超强的柔韧性及机械强度，并对丙酮的敏感变形可控。本发明结合精密机械加工、微成型和表面化学改性处理等方法可以批量化制备实用的丙酮敏感仿生可控形变双层薄膜，适于产业化。

附图说明

[0026] 图1为本发明实施例制备的丙酮敏感PVDF/PVA双层高分子薄膜的扫描电镜(SEM)图片，显示出PVDF表面球形颗粒状结构；

[0027] 图2为本发明采用微通道硅片模板实施制备的PVDF/PVA双层薄膜图片，显示出精细的通道阵列结构；

[0028] 图3为本发明实施例测试的丙酮驱动的双层薄膜形变，薄膜的形变规律可以通过薄膜的切割方式调节；切割角θ1 = 90°时,薄膜吸收丙酮蒸汽显示出卷曲变形；切割角θ1 = 60°时,薄膜吸收丙酮蒸汽显示出规律的螺旋式收紧变形；切割角θ1 = 30°时,薄膜吸收丙酮蒸汽显示出螺旋式收紧变形，但相邻两圈的间距更大。

具体实施方式

[0029] 下面结合附图及实施例，对本发明进行详细描述。

[0030] 实施例1

[0031] 步骤1：采用微加工技术包括氧化、光刻和各向异性湿法腐蚀等方法在硅片上制备出U形微通道阵列的硅片模板；微通道阵列的各通道相互平行，通道的宽度为0.4 mm，通道的深度为20μm，通道长度50 mm，相邻通道间距为0.8 mm，硅片上整体通道的有效面积不小于3600 mm2；

[0032] 步骤2：制备活性层的PVDF溶液

[0033] 量取100 mL DMF（N,N-二甲基甲酰胺）溶剂加入到200 mL的烧杯中，然后在磁力搅拌条件下，将10g PVDF粉末分散于100 mL DMF溶剂中；在90℃下加热并不断搅拌直到得到透明溶液；停止加热，待温度冷却到室温后，继续搅拌1.5小时，以除去溶液里的气泡；最后将制得的PVDF溶液封闭待用；PVDF溶液浓度为0.1g/mL；

[0034] 步骤3：制备惰性层的PVA溶液

[0035] 在装有50 mL蒸馏水的100 mL烧杯中加入10g PVA固体，在磁力搅拌条件下，70℃加热12小时，待冷却后，将冷却液静止24小时，取烧杯中的上层饱和清液待用；

[0036] 步骤4：制备PVDF单层膜

[0037] 用丙酮溶剂清洗步骤1得到的具有U形微通道阵列的硅片模板，并在氮气气氛下干燥；利用匀胶机将已制得的PVDF溶液均匀的旋涂于硅片模板上，匀胶机旋转速度控制在90 rpm；将硅片模板移入自然对流烘箱，在50℃下干燥直到溶剂挥发完全；溶剂挥发引发PVDF聚合物链状分子自组装，形成球状聚集的表面结构，得到的PVDF单层薄膜具有均匀球状结构（图1所示），球状颗粒直径为5μm， PVDF单层薄膜厚度40 μm；

[0038] 步骤5：PVDF单层薄膜表面化学改性

[0039] 利用氧等离子清洗仪（Plasma Cleaner PDC-32G-2）在PVDF单层表面引入大量的羟基。具体操作步骤：打开氧等离子清洗仪腔门，把制得有PVDF薄膜的硅片模板水平放入腔体的中间位置；关闭腔门及进气阀，接着抽真空3分钟；打开进气阀，放入空气，打开射频电源开关，使得氧气光辉照射到PVDF薄膜表面，照射10分钟后，依次关闭进气阀，射频电源及真空泵；接着再打开进气阀，让空气慢慢进入，直到腔体内压强恢复到大气压后，打开腔门，取出处理后PVDF单层薄膜的硅片模板；此时，薄膜表面由疏水性变为亲水性，表明薄膜表面引入了大量羟基。引入羟基的作用是和惰性层结构中羟基形成强的氢键作用，以加强双层膜之间的亲和力。化学改性所用气体为空气，相对湿度50%。

[0040] 步骤6：在活性层PVDF薄膜表面引入惰性层

[0041] 利用匀胶机将已制备的PVA溶液均匀的旋涂于表面化学改性后的PVDF薄膜表面，旋涂速度控制在 80 rpm；旋涂5 min后，将PVA溶液均匀覆盖的PVDF薄膜的硅片模板放置于水平无振动的台面上，在30 ℃环境中干燥48小时，干燥后PVA薄膜厚度为5μm，制得PVDF/PVA双层薄膜即丙酮刺激响应的柔性仿生双层高分子薄膜（图2所示）。

[0042] 本发明制得薄膜的应用：从模板上抽取PVDF/PVA双层薄膜，并切割成特定形状的柔性仿生双层薄膜器件用于应用测试。本实施例制备的双层薄膜在丙酮蒸汽的驱动下可表现出可逆的卷曲、弯曲、扭曲、缠绕、回旋及滚动机械变形性能（图3所示）。

[0043] 实施例2

[0044] 步骤1：采用微加工技术包括氧化、光刻和各向异性湿法腐蚀等方法在硅片上制备出U形微通道阵列的硅片模板；微通道阵列的各通道相互平行，通道的宽度为0.6 mm，通道的深度为30 μm，通道长度50 mm，相邻通道间距为0.8 mm，硅片上整体通道的有效面积不小于3600 mm2；

[0045] 步骤2：制备活性层的PVDF溶液

[0046] 量取100 mL NMP（N-甲基吡咯烷酮）溶剂加入到200 mL的烧杯中，然后在磁力搅拌条件下，将20g PVDF粉末分散于100 mL NMP溶剂中；在70℃下加热并不断搅拌直到得到透明溶液；停止加热，待温度冷却到室温后，继续搅拌1.5小时，以除去溶液里的气泡；最后将制得的PVDF溶液封闭待用； PVDF溶液浓度为0.2g/mL；

[0047] 步骤3：制备惰性层的溶液

[0048] 在装有100 mL蒸馏水的反应容器中，加入5g琼脂糖固体，在磁力搅拌条件下，90℃加热直到琼脂糖完全溶解，制备出琼脂糖水溶液；待冷却后，将冷却液静止24小时，最后将制得的琼脂糖溶液封闭待用；琼脂糖溶液浓度为0.05g/mL；

[0049] 步骤4：制备PVDF单层膜

[0050] 用丙酮溶剂清洗步骤1得到的具有U形微通道阵列的硅片模板，并在氮气气氛下干燥；利用匀胶机将已制得的PVDF溶液均匀的旋涂于硅片模板上，匀胶机旋转速度控制在90 rpm；将硅片模板移入自然对流烘箱，在70℃下干燥直到溶剂挥发完全；溶剂挥发引发PVDF聚合物链状分子自组装，形成球状聚集的表面结构，得到的PVDF单层薄膜具有均匀球状结构，球状颗粒直径为8μm， PVDF单层薄膜厚度50 μm；

[0051] 步骤5：PVDF单层薄膜表面化学改性

[0052] 利用氧等离子清洗仪（Plasma Cleaner PDC-32G-2）在PVDF单层表面引入大量的羟基。具体操作步骤：打开氧等离子清洗仪腔门，把制得有PVDF薄膜的硅片模板水平放入腔体的中间位置；关闭腔门及进气阀，接着抽真空3分钟；打开进气阀，放入空气，打开射频电源开关，使得氧气光辉照射到PVDF薄膜表面，照射10分钟后，依次关闭进气阀，射频电源及真空泵；接着再打开进气阀，让空气慢慢进入，直到腔体内压强恢复到大气压后，打开腔门，取出处理后PVDF单层薄膜的硅片模板；此时，薄膜表面由疏水性变为亲水性，表明薄膜表面引入了大量羟基。引入羟基的作用是和惰性层结构中羟基形成强的氢键作用，以加强双层膜之间的亲和力。化学改性所用气体为空气，相对湿度50%。

[0053] 步骤6：在活性层PVDF薄膜表面引入惰性层

[0054] 利用匀胶机将已制备的琼脂糖溶液均匀的旋涂于表面化学改性后的PVDF薄膜表面，旋涂速度控制在 80 rpm；旋涂5 min后，将琼脂糖溶液均匀覆盖的PVDF薄膜的硅片模板放置于水平无振动的台面上，在30 ℃环境中干燥48小时，干燥后琼脂糖薄膜厚度为10μm，制得PVDF/琼脂糖双层薄膜即丙酮刺激响应的柔性仿生双层高分子薄膜。

[0055] 本发明制得薄膜的应用：从模板上抽取PVDF/琼脂糖双层薄膜，并切割成特定形状的柔性仿生双层薄膜器件用于应用测试。本实施例制备的双层薄膜在丙酮蒸汽的驱动下可表现出可逆的卷曲、弯曲、扭曲、缠绕、回旋及滚动机械变形性能。

[0056] 实施例3

[0057] 步骤1：采用微加工技术包括氧化、光刻和各向异性湿法腐蚀等方法在硅片上制备出U形微通道阵列的硅片模板；微通道阵列的各通道相互平行，通道的宽度为0.8 mm，通道的深度为40 μm，通道长度50 mm，相邻通道间距为0.8 mm，硅片上整体通道的有效面积不小于3600 mm2；

[0058] 步骤2：制备活性层的PVDF溶液

[0059] 量取100 mLDMSO（二甲基亚砜）溶剂加入到200 mL的烧杯中，然后在磁力搅拌条件下，将20g PVDF粉末分散于100 mL DMSO溶剂中；在70℃下加热并不断搅拌直到得到透明溶液；停止加热，待温度冷却到室温后，继续搅拌1.5小时，以除去溶液里的气泡；最后将制得的PVDF溶液封闭待用； PVDF溶液浓度为0.2g/mL；

[0060] 步骤3：制备惰性层的溶液

[0061] 在装有100 mL蒸馏水的反应容器中，加入20g聚乙二醇固体，在磁力搅拌条件下，50℃加热直到聚乙二醇完全溶解，制备出聚乙二醇水溶液；待冷却后，将冷却液静止24小时，最后将制得的聚乙二醇溶液封闭待用；聚乙二醇溶液浓度为0.2g/mL；

[0062] 步骤4：制备PVDF单层膜

[0063] 用丙酮溶剂清洗步骤1得到的具有U形微通道阵列的硅片模板，并在氮气气氛下干燥；利用匀胶机将已制得的PVDF溶液均匀的旋涂于硅片模板上，匀胶机旋转速度控制在90 rpm；将硅片模板移入自然对流烘箱，在90℃下干燥直到溶剂挥发完全；溶剂挥发引发PVDF聚合物链状分子自组装，形成球状聚集的表面结构，得到的PVDF单层薄膜具有均匀球状结构，球状颗粒直径为15μm， PVDF单层薄膜厚度60 μm；

[0064] 步骤5：PVDF单层薄膜表面化学改性

[0065] 利用氧等离子清洗仪（Plasma Cleaner PDC-32G-2）在PVDF单层表面引入大量的羟基。具体操作步骤：打开氧等离子清洗仪腔门，把制得有PVDF薄膜的硅片模板水平放入腔体的中间位置；关闭腔门及进气阀，接着抽真空3分钟；打开进气阀，放入空气，打开射频电源开关，使得氧气光辉照射到PVDF薄膜表面，照射10分钟后，依次关闭进气阀，射频电源及真空泵；接着再打开进气阀，让空气慢慢进入，直到腔体内压强恢复到大气压后，打开腔门，取出处理后PVDF单层薄膜的硅片模板；此时，薄膜表面由疏水性变为亲水性，表明薄膜表面引入了大量羟基。引入羟基的作用是和惰性层结构中羟基形成强的氢键作用，以加强双层膜之间的亲和力。化学改性所用气体为空气，相对湿度50%。

[0066] 步骤6：在活性层PVDF薄膜表面引入惰性层

[0067] 利用匀胶机将已制备的聚乙二醇溶液均匀的旋涂于表面化学改性后的PVDF薄膜表面，旋涂速度控制在 80 rpm；旋涂5 min后，将聚乙二醇溶液均匀覆盖的PVDF薄膜的硅片模板放置于水平无振动的台面上，在30 ℃环境中干燥48小时，干燥后聚乙二醇薄膜厚度为12μm，制得PVDF/聚乙二醇双层薄膜即丙酮刺激响应的柔性仿生双层高分子薄膜。

[0068] 本发明制得薄膜的应用：从模板上抽取PVDF/聚乙二醇双层薄膜，并切割成特定形状的柔性仿生双层薄膜器件用于应用测试。本实施例制备的双层薄膜在丙酮蒸汽的驱动下可表现出可逆的卷曲、弯曲、扭曲、缠绕、回旋及滚动机械变形性能。