聚乳酸基形状记忆材料仿生3D打印及其形变特性研究
发布时间：2021-04-13 07:37
智能材料是指可以感知外界环境和自己本身的状态,做出判断,然后按照预先设定的目标转变自身参数的一种新型材料。由于其材料本身对于周围环境的变化十分敏感,这使得智能材料在制动器、智能机器人、组织工程、生物医疗等领域引起极大的关注。而在种类繁复的智能材料中,形状记忆聚合物（SMPs）由于其较好的力学性能、较快的响应速率以及良好的生物相容性,在生物医疗、柔性驱动器、智能传感器、电子元件、柔性机器人等领域具有广泛的应用前景。然而,大多数形状记忆聚合物的形变温度过高,形变过程单一,很难实现兼顾高度可控、良好机械性能和多种响应方式协同的特性,无法广泛应用于复杂工况中。同时,随着工程实际需求的日益提高,使得无论对于形状记忆材料设计,还是制备技术等许多瓶颈难题亟待突破。与工程制造界中的人造材料相比,自然界中许多生物经过亿万年进化,在有限的条件下,运用自身精妙的结构设计与最优化的材料耦合,提升了自身的力学性能与自适应能力,为形状记忆复合材料高精度、多重响应、复杂变形、高力学性能等提升提供了重要思路。因此,本论文为解决SMPs的高形变温度、单一形变过程、单一响应方式等问题,以木材的分层多孔、纤维丝缠绕结构为仿...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
形状记忆聚合物形状记忆效应
第1章绪论3材料施加外力，将形状记忆聚合物固定为所需形状，此时聚合物形状称为临时形状[47]。(1)冷却固形：保持外力作用不变的条件下，将聚合物材料的温度降至其玻璃化转变温度（Ttrans）以下，此时聚合物形状的临时形状得到固定，移除外力约束其临时形状不会改变。(2)形状回复：将临时形状的形状记忆聚合物再次升温至Ttrans以上，此时，在温度的刺激下，形状记忆聚合物自发地由临时形状回复为初始形状，至此，形状记忆聚合物完成一个形状记忆循环。图1.2温度响应型形状记忆聚合物形状记忆循环[47]1.2.2形状记忆聚合物的发展现状从工程实际应用出发，形状记忆聚合物材料的刺激响应方式是仿生智能材料设计的关键，由此，根据材料在使用时驱动方法不同，形状记忆聚合物材料可分为温度响应型、电驱动型、磁驱动型、光驱动型、溶液驱动型等几大类。(1)温度响应型形状记忆聚合物材料温度响应型形状记忆聚合物材料是一种广泛使用的形状记忆聚合物材料，它由硬段和软段两部分构成，其中，软段决定转换温度，以创建临时形状；硬段阻止流动，并定义其永久形状，永久形状是在聚合物加工过程中确定的。温度响应型形状记忆聚合物在高于其转变温度，但是低于硬段熔化温度的情况下，发生形变，并在形变结构冷却后保持新的临时形状[48]。如图1.3所示，在创建临时形状后，在没有任何外部约束的条件下重新加热，可实现从临时形状到初始永久形状的回复，其加热环境可以通过水浴加热、热风枪、加热台、烘箱等实现。
吉林大学硕士学位论文4图1.3温度响应型形状记忆聚合物（a）花朵，（b）章鱼[48](2)电驱动型形状记忆聚合物材料电驱动型形状记忆聚合物是通过向聚合物基体中引入碳纳米管、金属颗粒、银纳米纤维等导电颗粒而得到的一种复合聚合物材料，这种形状记忆聚合物材料通常具有导电性，在外加电压的情况下，聚合物材料可以将电压转换为焦耳热，刺激材料的温度升高，当聚合物材料的温度高于玻璃化转变温度时，材料发生形状记忆回复[49]。图1.4为一种电驱动型形状记忆聚合物构成的独立电子设备，在被放置于外部环路天线内时，可发生形状记忆回复。电驱动型形状记忆聚合物材料仍然是通过温度响应触发形状记忆回复，是一种电热转换刺激模式，但是相比于单纯加热刺激，电驱动型形状记忆聚合物材料可以实现远程刺激调控，加热速率高，反应快速直接，控制性更好。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Injectable hydrogels for cartilage and bone tissue engineering[J]. Mei Liu,Xin Zeng,Chao Ma,Huan Yi,Zeeshan Ali,Xianbo Mou,Song Li,Yan Deng,Nongyue He. Bone Research. 2017(02)
[2]Preliminary studies on the basic factors of bionics[J]. REN LuQuan,LIANG YunHong. Science China（Technological Sciences）. 2014(03)
硕士论文
[1]仿柚子皮缓冲包装材料[D]. 韩立.浙江理工大学 2013
本文编号：3134894
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
形状记忆聚合物形状记忆效应
第1章绪论3材料施加外力，将形状记忆聚合物固定为所需形状，此时聚合物形状称为临时形状[47]。(1)冷却固形：保持外力作用不变的条件下，将聚合物材料的温度降至其玻璃化转变温度（Ttrans）以下，此时聚合物形状的临时形状得到固定，移除外力约束其临时形状不会改变。(2)形状回复：将临时形状的形状记忆聚合物再次升温至Ttrans以上，此时，在温度的刺激下，形状记忆聚合物自发地由临时形状回复为初始形状，至此，形状记忆聚合物完成一个形状记忆循环。图1.2温度响应型形状记忆聚合物形状记忆循环[47]1.2.2形状记忆聚合物的发展现状从工程实际应用出发，形状记忆聚合物材料的刺激响应方式是仿生智能材料设计的关键，由此，根据材料在使用时驱动方法不同，形状记忆聚合物材料可分为温度响应型、电驱动型、磁驱动型、光驱动型、溶液驱动型等几大类。(1)温度响应型形状记忆聚合物材料温度响应型形状记忆聚合物材料是一种广泛使用的形状记忆聚合物材料，它由硬段和软段两部分构成，其中，软段决定转换温度，以创建临时形状；硬段阻止流动，并定义其永久形状，永久形状是在聚合物加工过程中确定的。温度响应型形状记忆聚合物在高于其转变温度，但是低于硬段熔化温度的情况下，发生形变，并在形变结构冷却后保持新的临时形状[48]。如图1.3所示，在创建临时形状后，在没有任何外部约束的条件下重新加热，可实现从临时形状到初始永久形状的回复，其加热环境可以通过水浴加热、热风枪、加热台、烘箱等实现。
吉林大学硕士学位论文4图1.3温度响应型形状记忆聚合物（a）花朵，（b）章鱼[48](2)电驱动型形状记忆聚合物材料电驱动型形状记忆聚合物是通过向聚合物基体中引入碳纳米管、金属颗粒、银纳米纤维等导电颗粒而得到的一种复合聚合物材料，这种形状记忆聚合物材料通常具有导电性，在外加电压的情况下，聚合物材料可以将电压转换为焦耳热，刺激材料的温度升高，当聚合物材料的温度高于玻璃化转变温度时，材料发生形状记忆回复[49]。图1.4为一种电驱动型形状记忆聚合物构成的独立电子设备，在被放置于外部环路天线内时，可发生形状记忆回复。电驱动型形状记忆聚合物材料仍然是通过温度响应触发形状记忆回复，是一种电热转换刺激模式，但是相比于单纯加热刺激，电驱动型形状记忆聚合物材料可以实现远程刺激调控，加热速率高，反应快速直接，控制性更好。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Injectable hydrogels for cartilage and bone tissue engineering[J]. Mei Liu,Xin Zeng,Chao Ma,Huan Yi,Zeeshan Ali,Xianbo Mou,Song Li,Yan Deng,Nongyue He. Bone Research. 2017(02)
[2]Preliminary studies on the basic factors of bionics[J]. REN LuQuan,LIANG YunHong. Science China（Technological Sciences）. 2014(03)
硕士论文
[1]仿柚子皮缓冲包装材料[D]. 韩立.浙江理工大学 2013
本文编号：3134894
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3134894.html
