[发明专利]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

权利要求书

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，通过墨水直写(DIW)打印的方式打印成目标形状；之后，LCE预聚物浆料在平面(6)上冷却形成管状聚合物(1)，液态的低熔点合金在平面(6)上冷却形成固态的低熔点合金(2)，获得内部填充有低熔点合金(2)的管状聚合物(1)；

第二步，两端粘合剂(3)的封装：在内部填充有低熔点合金(2)的管状聚合物(1)的两端使用粘合剂(3)封住开口，在空气中放置直至粘合剂固化；

第三步，液晶弹性聚合物LCE的单畴化处理：将获得的填充有低熔点合金(2)的管状聚合物(1)使用365nm的紫外光(7)辐照5～15min，将LCE单畴化；

第四步，管状聚合物(1)的表面涂层处理：将管状聚合物(1)浸入PDA溶液(8)中浸泡24～48h，PDA溶液(8)为盐酸多巴胺和Tris碱溶于水中制成的PDA溶液，其中盐酸多巴胺0.2g(1.05mmol)，Tris碱0.1g(0.83mmol)，水100mL，然后用去离子水冲洗三次，晾干后得到PDA涂层的管状聚合物，即为可重构变形与形状自锁的柔性致动器。