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哈工大冷劲松院士团队:4D打印接连纤维增强形状回忆聚合物复合资料
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来源:足球体育直播    发布时间:2024-04-04 18:47:07

  4D打印形状回忆聚合物的研讨现已取得了相当大的发展。但是,大多数4D打印结构的呈现处理了这样的一个问题,现在已有多种功用性长纤维被用作形状回忆聚合物4D打印中的增强资料,以制作多功用和高强度的复合资料 。

  增材制作技能能快速集成3D结构与杂乱几许形状 。 开始,3D打印在生物医学 、柔性电子、智能机器人和空间科学等范畴得到运用。传统上,3D打印组件相对于传统工艺制备的组件的优势主要与几许杂乱性和较短的出产周期有关,而对功用和适用性的重视有限。但是,可以呼应外部影响的智能可编程资料的呈现为3D打印范畴拓荒了新的可能性。经过将3D打印技能与这些资料相结合,引入了4D打印的概念。与传统的3D打印比较,4D打印引入了一个额定的维度,即时刻。这使得3D打印组件可以呼应外部影响(例如热、光、电、溶液或磁场)而改动其形状或功用。

  形状回忆聚合物(SMP)是智能资料,当遭到外部影响时,可以从暂时装备康复到预先规划的形状。这些资料已大范围的运用于4D打印,可以创立随时刻改变的结构。研讨人员开发了各种具有高变形性和抗疲劳性以及与3D打印技能兼容的形状回忆聚合物体系。这些体系具有杂乱的高分辨率结构,并具有在明显变形下的应力应变呼应方面仿照生物资料的超资料特性。4D打印形状回忆聚合物的实用性扩展到了自动组件的制作,如自折叠铰链和智能折纸超资料,这些组件可以直接进行形状改换并依据热影响调理其机械功能,凸显了此类资料彻底改动规划呼应性强、习惯才能强的资料和设备的潜力。

  研讨人员选用纤维/聚合物原位浸渍共挤4D打印工艺制备了接连纤维增强形状回忆聚合物。全面研讨了4D打印的资料的内部缺点散布、外表形状、拉伸/曲折/紧缩功能和形状回忆功能。详细而言,4D打印的接连纤维增强复合资料的内部缺点散布经过运用微CT扫描来表征。进行了体系的拉伸、三点曲折和紧缩实验,以评价其力学功能。运用扫描电子显微镜(SEM)仔细检查试样失效后的外表形状,以提醒其在各种加载形式下的失效机制。此外,经过形状康复实验评价了这些资料的形状回忆作用,病运用与有限元软件ABAQUS兼容的本构模型来猜测它们的形状回忆呼应。

  研讨发现,经过4D打印技能制备的接连纤维增强形状回忆聚合物具有优异才能的机械功能和形状回忆效应。测验依据成果得出,4D打印的样本纤维和基体之间的触摸区域显示出结实的界面结合;资料的拉伸功能、曲折功能和紧缩功能方面均具有十分杰出的重复性且体现优异;形状回忆行为的测验发现,形状康复率到达96.4%。

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