[發(fā)明專利]一種磁活性復合材料結構打印裝置

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• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112606382A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設計）人: 吳德志;王中寶;吳益根
• 申請（專利權）人: 廈門大學;廈門大學深圳研究院
• 主分類號: B29C64/106
• 分類號: B29C64/106;B29C64/20;B29C64/314;B29C64/30;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y40/00;B33Y40/10;B33Y70/10
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;吳曉梅

本發(fā)明公開了一種磁活性復合材料結構打印裝置，該裝置包括電機驅動電源、高壓直流電源、勵磁電源、電機、轉針、儲料筒、收集器及水平運動平臺，轉針的一端與電機的輸出軸同軸連接且另一端置于儲料筒內(nèi)，儲料筒遠離轉針的一端具有一供筒內(nèi)液體流出的噴嘴，收集器置于噴嘴下方并固定在水平運動平臺上，儲料筒的外周設有環(huán)其纏繞的勵磁線圈，高壓直流電源的正負輸出端分別通過導體連接至儲料筒和收集器，電機驅動電源電性連接電機，勵磁電源電性連接勵磁線圈。它具有如下優(yōu)點：克服磁性復合材料分散不均勻、不連續(xù)、提前固化等缺陷，克服定向鏈化不充分、不均勻、不連續(xù)的弊端，實時改變磁極方向。

技術領域

本發(fā)明涉及一種磁活性復合材料結構打印裝置。

背景技術

基于磁活性復合材料的磁驅動是一種很有潛力的新興驅動方法，因為它是一種非接觸形式的能量轉移，它允許不受約束的控制，被認為是一種面向生物醫(yī)學應用的無菌驅動方法。在面向藥物輸送、微創(chuàng)外科手術等醫(yī)學應用的微型軟體機器人和微流控芯片領域具有重要的應用前景。

磁活性彈性體(MAEs)是一種常用磁活性復合材料，主要是通過將磁性微納米顆粒填料(如釹鐵硼、四氧化三鐵顆粒等)分散到軟彈性體材料(如Ecof l ex、PDMS等)中來制造的磁活性彈性混合體。通過外磁場誘導磁活性彈性體產(chǎn)生伸長、收縮、彎曲等變形運動。填料的磁化強度、驅動信號和整體形狀是影響磁活性彈性體變形模式的主要參數(shù)。磁活性彈性體由于其簡單、可遠程、可逆的致動的特點，是針對封閉空間或聚集環(huán)境應用(如介入醫(yī)療場景或者微創(chuàng)手術)的微尺度軟體機器人的理想材料，因而在生物醫(yī)學等領域具有潛在的應用價值。

目前磁活性復合材料結構的制造方法主要是人工將磁性微納米顆粒(如釹鐵硼、四氧化三鐵顆粒)分散到軟彈性體材料，攪拌后在強磁場環(huán)境下固化后獲得磁活性彈性體功能結構。然而，這種制造方法存在一些弊端，比如磁顆粒在軟彈性材料中分散不均、易團聚，而且強磁場環(huán)境下固化容易導致磁顆粒功能性定向鏈化不充分、不均勻、不連續(xù)，從而導致磁活性彈性體在外磁場誘導下變形能力較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種磁活性復合材料結構打印裝置，其克服了背景技術中所述的現(xiàn)有技術的不足。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種磁活性復合材料結構打印裝置，它包括電機驅動電源、高壓直流電源、勵磁電源、電機、轉針、儲料筒、收集器及能沿水平面橫、縱方向運動的水平運動平臺，轉針的一端與電機的輸出軸同軸連接且另一端置于儲料筒內(nèi)，儲料筒遠離轉針的一端具有一供筒內(nèi)液體流出的噴嘴，收集器置于噴嘴下方并固定在水平運動平臺上，儲料筒的外周固定繞設有勵磁線圈，高壓直流電源的正負輸出端分別通過導體連接至儲料筒和收集器以在儲料筒與收集器之間形成高壓電場，電機驅動電源電性連接電機給電機供電，勵磁電源電性連接勵磁線圈。

一實施例之中：該轉針所在的中心軸線與儲料筒所在的中心軸線重合。

一實施例之中：該勵磁線圈的纏繞方向垂直儲料筒的中心軸線。

一實施例之中：該勵磁電源采用可編程雙頻電源。

一實施例之中：該轉針與電機輸出軸之間通過聯(lián)軸器連接。

一實施例之中：該電機為直流步進電機。

一實施例之中：該噴嘴呈逐漸收口的錐狀。

一實施例之中：該儲料筒外周壁固定軸套，該勵磁線圈纏繞在該軸套上。

一實施例之中：該勵磁線圈匝數(shù)大于一匝，勵磁電流0-10安培。

一實施例之中：還包括升降臺，該升降臺具有高度可調(diào)的兩固定夾具，該電機和儲料筒分別固定在兩固定夾具上。

一種磁活性復合材料結構打印方法，基于上述的一種磁活性復合材料結構打印裝置；該方法包括如下步驟：