一种可重构变形与形状自锁的柔性致动器及其4D打印方法技术

一种可重构变形与形状自锁的柔性致动器及其4D打印方法，柔性致动器包括管状聚合物，管状聚合物中部填充有低熔点合金，低熔点合金两端的管状聚合物内由粘合剂封装，管状聚合物外侧设有一层外侧涂层；4D打印方法是先进行管状聚合物和低熔点合金的同轴4D打印，然后进行两端的粘合剂封装，再进行液晶弹性聚合物LCE的单畴化处理，最后进行管状聚合物的表面涂层处理；本发明专利技术利用液晶弹性体的热致变形和低熔点合金的高刚度，实现柔性致动器在形变后的形状自锁；打印方法采用同轴打印的工艺手段，实现内外结构的准确可控制造；可重构变形与形状自锁的柔性致动器可广泛用于医疗应用、辅助工作、仿生运动等技术领域。仿生运动等技术领域。仿生运动等技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种可重构变形与形状自锁的柔性致动器及其4D打印方法


[0001]本专利技术属于微纳工程中的仿生制造
，具体涉及一种可重构变形与形状自锁的柔性致动器及其4D打印方法。

技术介绍

[0002]柔性致动器由于其柔软和生物友好的特性而在医疗应用、辅助工作、仿生运动等领域有重要的应用价值，理想的柔性致动器具有形变大、力量大、变形可逆、响应快、能耗少、可多次重复、可精确控制的特点。
[0003]目前柔性致动器通常采用一种能够在外界的刺激(如磁、热、光、电等)下能够发生形变的聚合物或形状记忆合金作为材料。铁电聚合物制成的柔性致动器可以达到45MPa的应力和400MPa的刚度，但通常需要大于1kV的电压驱动而且容易屈服；液晶弹性体制成的柔性致动器具有良好的响应时间(电场驱动时为10ms)，较大的应变(电场驱动时为4％，热驱动时高达45％)，但效率低且热致变形通常较慢；导电聚合物制成的柔性致动器具有最大34MPa的应力(一般状态可达5MPa)，可以在低电压(2V左右)下工作，刚度可达1GPa，但变形较慢而且需要封装。然而，生物的骨骼肌附着在骨骼之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可重构变形与形状自锁的柔性致动器，其特征在于：包括管状聚合物(1)，管状聚合物(1)中部填充有低熔点合金(2)，低熔点合金(2)两端的管状聚合物(1)内由粘合剂(3)封装，管状聚合物(1)外侧设有一层外侧涂层(4)。2.根据权利要求1所述的一种可重构变形与形状自锁的柔性致动器，其特征在于：所述的管状聚合物(1)为液晶弹性体LCE；所述的低熔点合金(2)采用熔点为略高于LCE的收缩致动温度的铋铅锡合金；所述的粘合剂(3)为硅酮胶，所述的外侧涂层(4)为聚多巴胺(PDA)涂层。3.根据权利要求1所述的可重构变形与形状自锁的柔性致动器的4D打印方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，管状聚合物(1)和低熔点合金(2)的同轴4D打印技术：用于4D打印方法的打印头(5)分为内外两层，外层装有LCE预聚物浆料，内层装有液态的低熔点合金(2)，在打印头(5)的加热作用下保持液态；在打印过程中，LCE预聚物浆料与液态的低熔点合金以外层LCE内部低熔点合金的形式同轴打印在平面(6)上...

【专利技术属性】
技术研发人员：田洪淼，邵金友，张维天，刘浩然，李祥明，陈小明，陈小亮，王春慧，陈琦，宋晓雯，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：