[发明专利]一种4D打印连续纤维增强液晶弹性体人工肌肉的制备方法及其应用有效
申请号: | 202210488436.4 | 申请日: | 2022-05-06 |
公开(公告)号: | CN114851551B | 公开(公告)日: | 2022-11-29 |
发明(设计)人: | 冷劲松;夏宇良;穆童;刘彦菊 | 申请(专利权)人: | 哈尔滨工业大学 |
主分类号: | B29C64/135 | 分类号: | B29C64/135;B29C64/176;B33Y10/00;B33Y70/10;B33Y80/00;C08L101/00;C08L77/10;C08K7/06;C08K7/14;C08K3/08;C08J5/04 |
代理公司: | 哈尔滨龙科专利代理有限公司 23206 | 代理人: | 王新雨 |
地址: | 150001 黑龙*** | 国省代码: | 黑龙江;23 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 打印 连续 纤维 增强 液晶 弹性体 人工 肌肉 制备 方法 及其 应用 | ||
1.一种4D打印连续纤维增强液晶弹性体人工肌肉的制备方法,其特征在于:所述方法具体步骤为:
步骤一:将100份液晶大分子单体与0.5-1份的光引发剂、5-30份的交联剂、1-2份的阻聚剂以及20-80份的硫醇在室温下混合;
步骤二:将上述材料加热至80-100℃,使材料熔化;
步骤三:将熔化后的材料均匀混合,形成熔体,静置30分钟,材料开始发生反应;
步骤四:向熔体中加入1份胺类引发剂,使硫醇与液晶大分子之间发生点击化学反应,得到齐聚物;
步骤五:使熔体在50-150℃之间静置3-48小时,确保反应完全;
步骤六:将反应好的熔体通过3D打印机,将齐聚物在连续纤维基底上打印成预设形状,并采用紫外光对齐聚物的预设形状进行固化,固化完成后得到成型的液晶弹性体;
步骤七:在液晶弹性体的上方及侧面点胶,使液晶弹性体固定在连续纤维基底上,制备出可弯曲的人工肌肉。
2.如权利要求1所述的一种4D打印连续纤维增强液晶弹性体人工肌肉的制备方法,其特征在于:步骤一中,所述液晶大分子单体为RM82,RM257,RM006,RM021,RM010中的一种或几种;所述光引发剂为2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮,Irgacure369,(4-甲基噻吩基)甲基苯基锍三氟甲磺酸,2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮中的一种;所述交联剂为异氰脲酸三烯丙酯、双(乙烯基磺酰)甲烷、3,9-二乙烯基-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷中的一种;所述阻聚剂为2,6-二叔丁基对甲酚和/或叔丁基羟基茴香醚(BHA);所述硫醇为季戊四醇四(3-巯基丙酸)酯、2,2'-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇、3,6-二氧杂-1,8-辛烷二硫醇、1,2-乙二硫醇、1,8-辛二硫醇、1,3-丙二硫醇、1,10-癸二硫醇、1,5-戊二硫醇中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种4D打印连续纤维增强液晶弹性体人工肌肉的制备方法,其特征在于:步骤四中,所述胺类引发剂为二丙胺、苄胺、三乙胺、二乙胺中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种4D打印连续纤维增强液晶弹性体人工肌肉的制备方法,其特征在于:步骤四中,所述点击化学反应的时间为2-24h,温度为50-100℃。
5.如权利要求1所述的一种4D打印连续纤维增强液晶弹性体人工肌肉的制备方法,其特征在于:步骤六中,打印温度为50-100℃,打印压力2-6bar,打印速度0.1-6mm/s。
6.如权利要求1所述的一种4D打印连续纤维增强液晶弹性体人工肌肉的制备方法,其特征在于:步骤六中,紫外光采用365nm-405nm。
7.如权利要求1所述的一种4D打印连续纤维增强液晶弹性体人工肌肉的制备方法,其特征在于:步骤六中,所述连续纤维为碳纤维、碳纳米管纤维、铜纳米线纤维、银纳米线纤维、碳纤维和银电极的复合材料、碳纤维和芳纶纤维的混合纤维、碳纤维和玻璃纤维的混合纤维、碳纤维和铜电极的复合材料中的一种。
8.如权利要求1所述的一种4D打印连续纤维增强液晶弹性体人工肌肉的制备方法,其特征在于:步骤七中,所述点胶材料为硅橡胶,硅酮胶中的一种或几种。
9.一种如权利要求1~8任一项制备的4D打印连续纤维增强液晶弹性体人工肌肉的应用,其特征在于:用于抬起重物,具体为:
(1)将所述4D打印液晶弹性体人工肌肉的连续纤维基底连接恒流电源,设置电压为3.7v,选定角度;
(2)通电,使液晶弹性体弯曲一定合适角度与需要被抬起物品搭接,通过外加力抬起物品。
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