近年来,随着仿生学和材料表界面科学的发展,尤其是表面工程研究的不断深入,为智能驱动器件的设计和开发提供了新的思路和方法。目前驱动材料主要分为三种:表面功能化材料、本体材料和多级结构材料。聚合物刷―以其优异的可修饰性被广泛用于调控界面的物理化学性质,构筑各类具有不同结构、功能以及无机/有机杂化材料表面,采用表面引发聚合(SIPs)的方法。将具有温敏、湿敏等特性的聚合物刷修饰到软体材料表面,能够实现较为理想的响应驱动效果。另外,石墨烯(GO)是一种比表面积较高的二维材料,具有优异的热、电、机械和光学性能,也是制造驱动器件的理想材料。本文通过表面改性的方法,利用聚合物刷的温敏和湿敏响应特性,分别对PDMS(聚二甲基硅氧烷)薄膜进行了单面修饰和双面不对称修饰,开发出多种驱动器件。此外,以氧化石墨烯(GO)为光热驱动层,PDMS为从动层,利用二者热膨胀系数的不同,制备出具有快速光响应特性的驱动薄膜。主要研究内容如下:(1)通过表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)的方法,利用温敏性聚合物刷PNIPAAm(聚N-异丙基丙烯酰胺)和湿敏性聚合物刷PSPMA(聚甲基丙烯酸3-磺酸丙酯钾盐)分别对PDMS薄膜进行单面修饰,得到分别具有湿度和温度响应特性的两种驱动薄膜。同时,完成了相应的测试表征和驱动机理解释等工作。为不对称聚合物刷修饰薄膜的研究奠定了基础。(2)基于上一章节的研究,制备了不对称聚合物刷修饰的驱动薄膜,进一步提高了薄膜的温度和湿度响应性。此外,我们发现高湿度下,薄膜表现出新颖的正交弯曲行为,以此为基础,开发出一种智能抓取器,可在2秒内迅速抓起自身重量五倍的物体并释放。由于薄膜对湿度相当敏感,仅用靠近的手指就可使薄膜产生弯曲形变。基于此原理,我们还设计了智能湿度感应开关和以含羞草为灵感的仿生植物。(3)利用PDMS层和GO层热膨胀系数的明显差异,成功地制备了内置多孔结构的光响应性驱动薄膜。该薄膜可在不同光强的近红外光刺激下,呈现不同弯曲状态,且弯曲指向可随入射光角度的不同而改变,极大地提高了光能利用效率。此外,研究结果表明多孔结构的引入可以极大地增强PDMS层和GO层界面结合强度,同时显著提升薄膜弯曲幅度和响应速度。