基于4D打印周期結(jié)構(gòu)中波的傳播與調(diào)控
發(fā)布時間：2021-12-19 05:46
近年來,彈性波在周期性復合材料中的傳播受到越來越多的關(guān)注。這類由一系列周期性結(jié)構(gòu)組成的功能材料稱為聲子晶體,其主要的一個物理特性是頻率落在帶隙范圍內(nèi)的波會被禁止傳播。目前對聲子和聲學超材料的聲子晶體特性研究多集中于被動響應,且在固定的頻率范圍內(nèi)操作,這在很大程度上限制了其潛在的應用。為設(shè)計可調(diào)控系統(tǒng),可以通過不穩(wěn)定性引起的模式轉(zhuǎn)換來控制布拉格型帶隙。4D打印是基于增材制造工藝（3D打印）制備智能結(jié)構(gòu)與材料的新技術(shù),其與普通3D打印技術(shù)的區(qū)別在于制備完成后可以借助外部刺激（例如光,溫度等）來改變受控形狀的微結(jié)構(gòu)。本文利用立體光刻（SLA）打印tBA-co-PEGDA網(wǎng)絡的形狀記憶聚合物（SMP）周期性結(jié)構(gòu),通過熱誘導觸發(fā)SMP內(nèi)部微結(jié)構(gòu)的彈性不穩(wěn)定性,從而引起周期結(jié)構(gòu)從方形空隙到圓形空隙的單向變化。研究內(nèi)容主要有以下幾個方面:（1）選取適合SLA打印的材料,配制不同比例的SMP溶液,優(yōu)化打印工藝;利用DMA 8000與靜態(tài)力學拉伸儀研究不同比例交聯(lián)劑材料對制件力學性能的影響,并測試材料的形狀記憶效應;通過玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、儲能模量、形狀回復率等參數(shù)探究SMP的性能特性。（2）利用有限元軟件...
【文章來源】：寧波大學浙江省
【文章頁數(shù)】：69 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
宏觀結(jié)構(gòu)形狀記憶效應的示意圖[10]
寧波大學碩士學位論文-3-圖1.1宏觀結(jié)構(gòu)形狀記憶效應的示意圖[10]Fig.1.1Schematicdiagramofmacroshapememoryeffect[10]圖1-2微觀結(jié)構(gòu)形狀記憶效應示意圖[10]Fig.1.2Schematicdiagramofmicroscopicshapememoryeffect[10]制備溫度響應SMP材料可以通過模具鑄造或者3D打印技術(shù)，而臨時形狀的后續(xù)編程需要借助外部機械力以施加到SMP制備的材料上。如果所形成的器件在使用期間放置在高于Tg的溫度環(huán)境中，它將轉(zhuǎn)變回其永久形狀。理論上，這種編程和原始形狀恢復的循環(huán)可以重復多次。以上所述的經(jīng)典簡單SME
基于4D打印周期結(jié)構(gòu)中波的傳播與調(diào)控4（shapememoryeffect）稱為單向SME，受到外界刺激恢復到其永久形狀后，需要新的編程步驟來重建臨時形狀。而雙向或者多向SME，一旦刺激(觸發(fā)塑形回到永久階段)終止，臨時形狀就必須自行改造[13]，原理如圖1.3所示。圖1.3單向跟多向形狀記憶效應(SME)定義[13]Fig.1.3Thedefinitionofone-wayandmulti-directionalshapememoryeffect(SME)過去二十年里，SMP的研究已經(jīng)發(fā)展成為一個重要的領(lǐng)域。SMP的發(fā)展(或者稱為偶然的發(fā)現(xiàn))開始于20世紀40年代Vernon等人在美國牙科材料專利(甲基丙烯酸酯樹脂)中使用的“形狀記憶”[14]。SMP開發(fā)的另一個重要里程碑是在20世紀60年代使用熱收縮聚乙烯(PE)(如管材薄膜)[15]。20年后，SMP的研究工作在日本和美國開始得到迅速發(fā)展。而應用驅(qū)動的工業(yè)研究現(xiàn)在由學術(shù)研究補充，學術(shù)研究開始重視這些材料的基本機制和設(shè)計原則。SMP的優(yōu)異特性使之成為多種應用的候選者。SME可用于表面(即聚合物膜/涂層)上，通過改變聚合物表面的形狀來調(diào)節(jié)表面性質(zhì)。此外，聚合物材料能夠改變其整體形狀的能力也可應用于制備智能材料。目前，SMP已在醫(yī)療器械、航空、航天的部署組件和結(jié)構(gòu)、智能紡織品、石油工程等領(lǐng)域得到應用,并將會在更廣泛的領(lǐng)域上開辟其潛在的用途[13-17]。SMP是功能聚合物領(lǐng)域中最令人感興趣的聚合物類別之一，是新材料的重要發(fā)展方向之一。1.24D打印形狀記憶聚合物的概況自從1984年CharlesHull(被稱為立體光刻技術(shù)的發(fā)明者和3D系統(tǒng)的創(chuàng)始人)首次發(fā)明3D打印技術(shù)以來[18]，增材制造技術(shù)一直吸引著全世界的目光。之后增材制造技術(shù)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進步。同時，人們在打印方式與技術(shù)上的也取得了突破，包括打印電路的導電?
本文編號：3543871
【文章來源】：寧波大學浙江省
【文章頁數(shù)】：69 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
宏觀結(jié)構(gòu)形狀記憶效應的示意圖[10]
寧波大學碩士學位論文-3-圖1.1宏觀結(jié)構(gòu)形狀記憶效應的示意圖[10]Fig.1.1Schematicdiagramofmacroshapememoryeffect[10]圖1-2微觀結(jié)構(gòu)形狀記憶效應示意圖[10]Fig.1.2Schematicdiagramofmicroscopicshapememoryeffect[10]制備溫度響應SMP材料可以通過模具鑄造或者3D打印技術(shù)，而臨時形狀的后續(xù)編程需要借助外部機械力以施加到SMP制備的材料上。如果所形成的器件在使用期間放置在高于Tg的溫度環(huán)境中，它將轉(zhuǎn)變回其永久形狀。理論上，這種編程和原始形狀恢復的循環(huán)可以重復多次。以上所述的經(jīng)典簡單SME
基于4D打印周期結(jié)構(gòu)中波的傳播與調(diào)控4（shapememoryeffect）稱為單向SME，受到外界刺激恢復到其永久形狀后，需要新的編程步驟來重建臨時形狀。而雙向或者多向SME，一旦刺激(觸發(fā)塑形回到永久階段)終止，臨時形狀就必須自行改造[13]，原理如圖1.3所示。圖1.3單向跟多向形狀記憶效應(SME)定義[13]Fig.1.3Thedefinitionofone-wayandmulti-directionalshapememoryeffect(SME)過去二十年里，SMP的研究已經(jīng)發(fā)展成為一個重要的領(lǐng)域。SMP的發(fā)展(或者稱為偶然的發(fā)現(xiàn))開始于20世紀40年代Vernon等人在美國牙科材料專利(甲基丙烯酸酯樹脂)中使用的“形狀記憶”[14]。SMP開發(fā)的另一個重要里程碑是在20世紀60年代使用熱收縮聚乙烯(PE)(如管材薄膜)[15]。20年后，SMP的研究工作在日本和美國開始得到迅速發(fā)展。而應用驅(qū)動的工業(yè)研究現(xiàn)在由學術(shù)研究補充，學術(shù)研究開始重視這些材料的基本機制和設(shè)計原則。SMP的優(yōu)異特性使之成為多種應用的候選者。SME可用于表面(即聚合物膜/涂層)上，通過改變聚合物表面的形狀來調(diào)節(jié)表面性質(zhì)。此外，聚合物材料能夠改變其整體形狀的能力也可應用于制備智能材料。目前，SMP已在醫(yī)療器械、航空、航天的部署組件和結(jié)構(gòu)、智能紡織品、石油工程等領(lǐng)域得到應用,并將會在更廣泛的領(lǐng)域上開辟其潛在的用途[13-17]。SMP是功能聚合物領(lǐng)域中最令人感興趣的聚合物類別之一，是新材料的重要發(fā)展方向之一。1.24D打印形狀記憶聚合物的概況自從1984年CharlesHull(被稱為立體光刻技術(shù)的發(fā)明者和3D系統(tǒng)的創(chuàng)始人)首次發(fā)明3D打印技術(shù)以來[18]，增材制造技術(shù)一直吸引著全世界的目光。之后增材制造技術(shù)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進步。同時，人們在打印方式與技術(shù)上的也取得了突破，包括打印電路的導電?
本文編號：3543871
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