一种微尺度磁性作动器的4D打印系统与方法技术方案

本发明专利技术公开一种微尺度磁性作动器的4D打印系统与方法，该4D打印系统包括计算机控制终端、微液滴打印装置和三维操作平台；微液滴打印装置包括微液滴生成模块和磁控模块；三维操作平台设置在微液滴生成模块的正下方；计算机控制终端按照预设打印模型控制磁控模块改变微液滴生成模块中的打印材料的磁极和磁矩，并控制微液滴生成模块打印微液滴在三维操作平台的透明基板上，经过层层打印，最终透明基板上的微液滴经过融合形成磁性作动器。本发明专利技术实现打印微尺度磁驱动器的同时编辑各打印纤维的磁化方向，调节灵活，为微尺度驱动器和软体机器人的制造提供了一种简单且高效的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种微尺度磁性作动器的4D打印系统与方法
本专利技术涉及打印
，具体涉及一种微尺度驱动器和软体机器人核心部件——微尺度响应作动器的4D打印系统与方法。
技术介绍
在柔韧电子、软机器人、生物医学等领域，对可以响应外界光、热、电场和磁场等刺激并发生形变的智能型软材料备受关注。其中生物医学应用通常需要在封闭和有限的空间中进行远程驱动，磁场为提供了一种安全和有效的操作方法。磁性作动器作为功能机器人的核心部件之一，其性能的优劣直接关系到功能机器人的工作品质。同时随着研究尺度的不断缩小，制备微尺度的磁性作动器成为研究难点。2013年麻省理工学院的SkylarTibbits首次展示4D打印技术，4D打印技术是指由3D技术打印出来的结构能够在外部环境的刺激下结构或者一些属性发生改变，4D打印技术的出现为微尺度磁性作动器的制备提供了新的途径和方法。2014年EricDiller和MetinSitti等人应用可编程和动态磁化的柔性材料制备出磁性微型夹具机器人。2016年GuoZhanLuma等研究者提出可编程的磁性软材料理论公式，计算策略并制备出仿生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微尺度磁性作动器的4D打印系统，其特征在于：包括计算机控制终端、微液滴打印装置和三维操作平台；/n微液滴打印装置包括微液滴生成模块和磁控模块；三维操作平台设置在微液滴生成模块的正下方；计算机控制终端按照预设打印模型控制磁控模块改变微液滴生成模块中的打印材料的磁极和磁矩，并控制微液滴生成模块打印微液滴在三维操作平台的透明基板上，经过层层打印，最终透明基板上的微液滴经过融合形成磁性作动器。/n

【技术特征摘要】
1.一种微尺度磁性作动器的4D打印系统，其特征在于：包括计算机控制终端、微液滴打印装置和三维操作平台；
微液滴打印装置包括微液滴生成模块和磁控模块；三维操作平台设置在微液滴生成模块的正下方；计算机控制终端按照预设打印模型控制磁控模块改变微液滴生成模块中的打印材料的磁极和磁矩，并控制微液滴生成模块打印微液滴在三维操作平台的透明基板上，经过层层打印，最终透明基板上的微液滴经过融合形成磁性作动器。


2.如权利要求1所述的4D打印系统，其特征在于，微液滴生成模块包括气泵、注射料筒、加热套、送料控制器、可更换的打印针头；磁控模块包括电磁线圈以及磁屏蔽板；
气泵和2个注射料筒连接，加热套包裹在注射料筒的外部，注射料筒末端连接可更换的打印针头，送料控制器和注射料筒连接，电磁线圈设置在打印针头周围，电磁线圈底部设置磁屏蔽板屏蔽；加热套、送料控制器、电磁线圈均还和计算机控制终端连接。


3.如权利要求1所述的4D打印系统，其特征在于，三维操作平台包括：透明基板、XYZ移动平台、光屏蔽罩、倒置显微镜和防震支撑台；透明基板、XYZ移动平台、倒置显微镜和防震支撑台均设置在光屏蔽罩内；倒置显微镜上设置蓝光LED；
XYZ移动平台和倒置显微镜均设置防震支撑台上，透明基板设置在XYZ移动平台上作为打印区域，倒置显微镜位于透明基板的下方，XYZ移动平台、倒置显微镜均和计算机控制终端连接。


4.如权利要求2所述的4D打印系统，其特征在于，气泵气压范围为-800mbar～1000mbar，并气泵通过三通透明软管分别与2个注射料筒相连接。


5.如权利要求2所述的4D打印系统，其特征在于，2个注射料筒设置送料控制器两侧，其中一个注射料筒用于装载磁性作动器打印材料，另一个注射料筒用于装载打印支撑材料。


6.如权利要求3所述的4D打印系统，其特征在于，所述透明基板通过真空吸盘固定在XYZ移动平台上，透明基板为玻璃基板，玻璃基板上旋涂透明薄膜材料，薄膜材料上面涂覆玻璃粉末，薄膜材料为聚酰亚胺、TiO2、SiO2、SiO和ZrO2中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宪民，陈耕潮，杨倬波，詹振辉，何振亚，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44