一种形状记忆展开机构制造技术

本发明专利技术公开一种形状记忆展开机构，涉及航天技术领域，包括展开装置，所述展开装置由形状记忆聚合物材料制成，所述展开装置为豆荚杆型。本发明专利技术所述的形状记忆展开机构，相比于传统的利用机械式展开机构具有明显的优势，展开前自锁定具有的形状，展开过程可控，展开后快速刚化且刚度大、可以大尺寸成型，而且豆荚杆状的展开装置，可以大幅度提高材料变形状态储存的应变能和展开状态的刚度。

A Shape Memory Expansion Mechanism

The invention discloses a shape memory unfolding mechanism, which relates to the field of aerospace technology, including an unfolding device, which is made of shape memory polymer material and the unfolding device is pod-shaped. Compared with the traditional mechanical unfolding mechanism, the shape memory unfolding mechanism has obvious advantages, such as self-locking before unfolding, controllable unfolding process, rapid rigidity after unfolding, large-scale forming, and pod-shaped unfolding device, which can greatly improve the strain energy stored in the deformation state of materials and the stiffness of unfolding state. \u3002

【技术实现步骤摘要】
一种形状记忆展开机构
本专利技术涉及航天
，具体涉及一种形状记忆展开机构。
技术介绍
现有技术中，航天科技领域中太阳能板等装置需要在太空中展开，传统的空间展开装置多采用机械式装置展开，但是随着航天科技的发展，人们对展开机构的要求越来越高，机械结构复杂、易受冲击损坏、质量大、成本高等机械式展开装置已经不足以满足人们的需求，轻质化和智能化的展开机构逐渐成为国内外空间展开结构研究领域的热点，需要开发一种结构简单、强度高、冲击力小等优势的展开装置。鉴于上述缺陷，本专利技术创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本专利技术。
技术实现思路
为解决上述技术缺陷，本专利技术采用的技术方案在于，提供一种形状记忆展开机构，包括展开装置，所述展开装置由形状记忆聚合物材料制成，所述展开装置为豆荚杆型。进一步的，所述展开装置为中空结构，所述展开装置的两端相贯通。进一步的，所述展开装置侧壁的厚度在0.5-1.5mm范围内。进一步的，所述形状记忆聚合物包括环氧类或氰酸酯类形状记忆聚合物树脂。进一步的，所述形状记忆聚合物中含有增强材料，所述增强材料包括纤维增强复合材料和/或颗粒增强复合材料。进一步的，所述增强材料包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、硼纤维、石墨烯、镍粉、碳纳米管或空心纳米四氧化三铁颗粒中的至少一个或多个组合。进一步的，所述增强材料至少包括一种纤维增强复合材料，所述纤维增强复合材料铺设角度为对称正交铺层或角对称铺层，铺设角度包括0°、45°或90°。进一步的，还包括加热装置，所述加热装置采用外贴加热膜、内埋电阻丝加热、外涂导电胶加热、阳光照射、紫外光照射驱动、磁场驱动或微波驱动一个或多个组合方式对所述展开装置进行加热。进一步的，所述加热装置包括加热膜，所述加热膜通过耐高温的聚酰亚胺双面胶或耐高温的丙烯酸双面胶粘贴在所述展开装置的表面。进一步的，所述展开装置为对称的豆荚杆状；所述展开装置由两个半豆荚状部分拼接而成，并在拼接处采用相同的形状记忆聚合物粘接固化，或所述展开装置采用一体化铺设纤维固化成型。与现有技术比较本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术所述的一种形状记忆展开机构，展开前自锁定具有的形状，展开过程可控，展开后快速刚化且刚度大、可以大尺寸成型，而且豆荚杆状的展开装置，可以大幅度提高材料变形状态储存的应变能和展开状态的刚度。2、本专利技术所述的一种形状记忆展开机构，加热后可以根据需要赋形成想要的形状，冷却后可保持赋形后的状态，需要展开时，再次加热可自动完成展开，其展开过程缓慢、对航天器冲击小、可以实现自锁定和自展开。3、本专利技术所述的一种形状记忆展开机构，相比于传统利用机械式展开机构具有明显的优势，可以有效降低机械结构复杂程度和展开难度，结构简单，为未来的空间可展开结构提供新思路。附图说明为了更清楚地说明本专利技术各实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1是本专利技术的展开装置示意图；图2是本专利技术的展开装置截面图；图3是本专利技术的展开装置截面示意图；图4是本专利技术的柔性太阳翼展开示意图；图5是本专利技术的插槽示意图；图6是本专利技术的连接件示意图；图7是本专利技术的柔性太阳翼收拢示意图；图8是本专利技术的形状记忆铰链展开示意图；图9是本专利技术的形状记忆铰链收拢示意图；图10是本专利技术的形状记忆铰链串联连接时展开示意图；图11是本专利技术的形状记忆铰链串联连接时收拢示意图；图12是本专利技术的形状记忆铰链并联连接时展开示意图；图13是本专利技术的形状记忆铰链并联连接时收拢示意图。图中数字表示：1-展开装置，11-中弧部，12-边弧部，13-端直部，2-加热膜，3-太阳能电池膜，4-连接件，41-内芯，411-环形凸起，42-护片，5-套筒，51-插槽，6-基板，7-夹具。具体实施方式以下结合附图，对本专利技术上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。实施例一本专利技术提供了一种形状记忆展开机构，结合图1-图2所示，包括展开装置1,展开装置1为长杆状，且展开装置1的横截面为豆荚状，展开装置1为中空的豆荚杆型结构，展开装置1由形状记忆聚合物材料制成，具体的采用环氧类形状记忆聚合物树脂或氰酸酯类形状记忆聚合物树脂，环氧类形状记忆聚合物树脂或氰酸酯类形状记忆聚合物树脂的玻璃化转变温度根据实际需要选取；形状记忆聚合物材料是一种具有形状记忆效应的新型智能材料，首先该材料可制备成具有初始形状的本体，当该种材料的温度高于其固有的玻璃化转变温度Tg时，材料将由刚性转变为柔性，此时可在外力作用下进行弯曲或卷曲等形变，当温度降低并低于玻璃化转变温度Tg后，即便撤去外力，该材料也可保持形变后的形状并处于刚性状态，当该材料的温度升高并高于其固有的玻璃化转变温度Tg后，没有外力影响时，该种材料变为柔性并可自行恢复到初始形状，温度再次降低并低于玻璃化转变温度Tg后，该材料恢复刚性并保持初始的形状。本实施例利用形状记忆聚合物的特殊性质，将形状记忆聚合物材料制备的展开装置1使用到航天器中需要展开的装置中，并配合加热装置控制展开装置1的温度，在初始状态下，展开装置1为展开的直杆状，加热装置加热展开装置1，当展开装置1的温度升高并超过形状记忆聚合物的玻璃化转变温度Tg时，展开装置1转变为柔性状态，在外力作用下弯曲或卷曲收拢，弯曲到预定形状后，加热装置停止加热，展开装置1恢复到刚性状态，撤去外力，展开装置1将保持弯曲收拢状，此时展开装置1可带动其他装置共同处于收拢状态，减小了航天器的展开面积，航天器收拢成较小的体积；当航天器进入到预定轨道需要对组成装置展开时，加热装置再次加热展开装置1，当展开装置1再次达到并超过形状记忆聚合物的玻璃化转变温度Tg时，展开装置1自动恢复到初始的展开状，此时航天器中需要展开的装置达到展开状。加热装置可采用外贴加热膜、内埋电阻丝加热、外涂导电胶加热、阳光照射、紫外光照射驱动、磁场驱动或微波驱动等一个或多个组合方式对展开装置1进行加热，其中加热装置可设置在展开装置1外侧，也可设置在展开装置1内侧；本实施例中，加热装置采用电加热的方式对展开装置1进行加热，具体的为在展开装置1的外表面固定加热膜2，加热膜2粘贴在展开装置1的曲面侧壁上，粘贴方式为使用耐高温的聚酰亚胺双面胶或耐高温的丙烯酸双面胶粘贴，提高了加热膜2与展开装置1的连接牢固性，不会因温度的升高而造成加热膜2的脱落。本实施例所述的展开装置1，应用到航空
可以有效降低机械结构复杂程度和展开难度，相比于传统的利用机械式展开装置具有明显的优势，形状记忆聚合物的阻尼较大，其展开过程更为缓慢，对航天器冲击小，可以实现自锁定和自展开，结构简单，加热时可以根据需要赋形成想要的形状，冷却后可保持收拢状态，需要展开时，再次加热可完成形状记忆豆荚杆的伸展，为未来的空间可展开结构提供新思路；且本专利技术将展开装置1设计成豆荚杆状，大幅度提高了展开装置1的变形状态储存的应变能和展开状态的刚度。实施例二本实施例在上述实施例的基础上，展开装置1由形状记忆聚合物复合材料制成，形状记忆聚合物复合材料包括基体材料和增强材料，基体材料采用环氧类形状记忆聚合物或氰酸酯类形状记忆聚合物树脂，环氧类形状记忆聚合物的玻璃化转变温度Tg为80℃、100℃、120℃、150℃或170℃等；氰酸酯种类为玻璃化转变温度Tg为180℃或210℃等，具体可根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形状记忆展开机构，其特征在于，包括展开装置(1)，所述展开装置(1)由形状记忆聚合物材料制成，所述展开装置(1)为豆荚杆型。

【技术特征摘要】
1.一种形状记忆展开机构，其特征在于，包括展开装置(1)，所述展开装置(1)由形状记忆聚合物材料制成，所述展开装置(1)为豆荚杆型。2.如权利要求1所述的形状记忆展开机构，其特征在于，所述展开装置(1)为中空结构，所述展开装置(1)的两端相贯通。3.如权利要求2所述的形状记忆展开机构，其特征在于，所述展开装置(1)侧壁的厚度在0.5-1.5mm范围内。4.如权利要求1所述的形状记忆展开机构，其特征在于，所述形状记忆聚合物包括环氧类或氰酸酯类形状记忆聚合物树脂。5.如权利要求1所述的形状记忆展开机构，其特征在于，所述形状记忆聚合物中含有增强材料，所述增强材料包括纤维增强复合材料和/或颗粒增强复合材料。6.如权利要求5所述的形状记忆展开机构，其特征在于，所述增强材料包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、硼纤维、石墨烯、镍粉、碳纳米管或空心纳米四氧化三铁颗粒中的至少一个或多个组合。7.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：冷劲松，刘彦菊，刘政贤，兰鑫，李奇峰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23