基于4D打印周期结构中波的传播与调控
发布时间：2021-12-19 05:46
近年来,弹性波在周期性复合材料中的传播受到越来越多的关注。这类由一系列周期性结构组成的功能材料称为声子晶体,其主要的一个物理特性是频率落在带隙范围内的波会被禁止传播。目前对声子和声学超材料的声子晶体特性研究多集中于被动响应,且在固定的频率范围内操作,这在很大程度上限制了其潜在的应用。为设计可调控系统,可以通过不稳定性引起的模式转换来控制布拉格型带隙。4D打印是基于增材制造工艺（3D打印）制备智能结构与材料的新技术,其与普通3D打印技术的区别在于制备完成后可以借助外部刺激（例如光,温度等）来改变受控形状的微结构。本文利用立体光刻（SLA）打印tBA-co-PEGDA网络的形状记忆聚合物（SMP）周期性结构,通过热诱导触发SMP内部微结构的弹性不稳定性,从而引起周期结构从方形空隙到圆形空隙的单向变化。研究内容主要有以下几个方面:（1）选取适合SLA打印的材料,配制不同比例的SMP溶液,优化打印工艺;利用DMA 8000与静态力学拉伸仪研究不同比例交联剂材料对制件力学性能的影响,并测试材料的形状记忆效应;通过玻璃化转变温度、储能模量、形状回复率等参数探究SMP的性能特性。（2）利用有限元软件...
【文章来源】：宁波大学浙江省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
宏观结构形状记忆效应的示意图[10]
宁波大学硕士学位论文-3-图1.1宏观结构形状记忆效应的示意图[10]Fig.1.1Schematicdiagramofmacroshapememoryeffect[10]图1-2微观结构形状记忆效应示意图[10]Fig.1.2Schematicdiagramofmicroscopicshapememoryeffect[10]制备温度响应SMP材料可以通过模具铸造或者3D打印技术，而临时形状的后续编程需要借助外部机械力以施加到SMP制备的材料上。如果所形成的器件在使用期间放置在高于Tg的温度环境中，它将转变回其永久形状。理论上，这种编程和原始形状恢复的循环可以重复多次。以上所述的经典简单SME
基于4D打印周期结构中波的传播与调控4（shapememoryeffect）称为单向SME，受到外界刺激恢复到其永久形状后，需要新的编程步骤来重建临时形状。而双向或者多向SME，一旦刺激(触发塑形回到永久阶段)终止，临时形状就必须自行改造[13]，原理如图1.3所示。图1.3单向跟多向形状记忆效应(SME)定义[13]Fig.1.3Thedefinitionofone-wayandmulti-directionalshapememoryeffect(SME)过去二十年里，SMP的研究已经发展成为一个重要的领域。SMP的发展(或者称为偶然的发现)开始于20世纪40年代Vernon等人在美国牙科材料专利(甲基丙烯酸酯树脂)中使用的“形状记忆”[14]。SMP开发的另一个重要里程碑是在20世纪60年代使用热收缩聚乙烯(PE)(如管材薄膜)[15]。20年后，SMP的研究工作在日本和美国开始得到迅速发展。而应用驱动的工业研究现在由学术研究补充，学术研究开始重视这些材料的基本机制和设计原则。SMP的优异特性使之成为多种应用的候选者。SME可用于表面(即聚合物膜/涂层)上，通过改变聚合物表面的形状来调节表面性质。此外，聚合物材料能够改变其整体形状的能力也可应用于制备智能材料。目前，SMP已在医疗器械、航空、航天的部署组件和结构、智能纺织品、石油工程等领域得到应用,并将会在更广泛的领域上开辟其潜在的用途[13-17]。SMP是功能聚合物领域中最令人感兴趣的聚合物类别之一，是新材料的重要发展方向之一。1.24D打印形状记忆聚合物的概况自从1984年CharlesHull(被称为立体光刻技术的发明者和3D系统的创始人)首次发明3D打印技术以来[18]，增材制造技术一直吸引着全世界的目光。之后增材制造技术在打印精度、速度及材料性能和制造成本等方面取得了巨大的进步。同时，人们在打印方式与技术上的也取得了突破，包括打印电路的导电?
本文编号：3543871
【文章来源】：宁波大学浙江省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
宏观结构形状记忆效应的示意图[10]
宁波大学硕士学位论文-3-图1.1宏观结构形状记忆效应的示意图[10]Fig.1.1Schematicdiagramofmacroshapememoryeffect[10]图1-2微观结构形状记忆效应示意图[10]Fig.1.2Schematicdiagramofmicroscopicshapememoryeffect[10]制备温度响应SMP材料可以通过模具铸造或者3D打印技术，而临时形状的后续编程需要借助外部机械力以施加到SMP制备的材料上。如果所形成的器件在使用期间放置在高于Tg的温度环境中，它将转变回其永久形状。理论上，这种编程和原始形状恢复的循环可以重复多次。以上所述的经典简单SME
基于4D打印周期结构中波的传播与调控4（shapememoryeffect）称为单向SME，受到外界刺激恢复到其永久形状后，需要新的编程步骤来重建临时形状。而双向或者多向SME，一旦刺激(触发塑形回到永久阶段)终止，临时形状就必须自行改造[13]，原理如图1.3所示。图1.3单向跟多向形状记忆效应(SME)定义[13]Fig.1.3Thedefinitionofone-wayandmulti-directionalshapememoryeffect(SME)过去二十年里，SMP的研究已经发展成为一个重要的领域。SMP的发展(或者称为偶然的发现)开始于20世纪40年代Vernon等人在美国牙科材料专利(甲基丙烯酸酯树脂)中使用的“形状记忆”[14]。SMP开发的另一个重要里程碑是在20世纪60年代使用热收缩聚乙烯(PE)(如管材薄膜)[15]。20年后，SMP的研究工作在日本和美国开始得到迅速发展。而应用驱动的工业研究现在由学术研究补充，学术研究开始重视这些材料的基本机制和设计原则。SMP的优异特性使之成为多种应用的候选者。SME可用于表面(即聚合物膜/涂层)上，通过改变聚合物表面的形状来调节表面性质。此外，聚合物材料能够改变其整体形状的能力也可应用于制备智能材料。目前，SMP已在医疗器械、航空、航天的部署组件和结构、智能纺织品、石油工程等领域得到应用,并将会在更广泛的领域上开辟其潜在的用途[13-17]。SMP是功能聚合物领域中最令人感兴趣的聚合物类别之一，是新材料的重要发展方向之一。1.24D打印形状记忆聚合物的概况自从1984年CharlesHull(被称为立体光刻技术的发明者和3D系统的创始人)首次发明3D打印技术以来[18]，增材制造技术一直吸引着全世界的目光。之后增材制造技术在打印精度、速度及材料性能和制造成本等方面取得了巨大的进步。同时，人们在打印方式与技术上的也取得了突破，包括打印电路的导电?
本文编号：3543871
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