[發明專利]一種機械性能可變的多材料復雜結構4D打印方法及產品

有效

• 申請號: 202110642929.4
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113183452B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 李珊;劉兵山;王功;雷思豪
• 申請（專利權）人: 中國科學院空間應用工程與技術中心
• 主分類號: B29C64/10
• 分類號: B29C64/10;B29C64/393;B29C64/171;B29C64/165;B33Y10/00;B33Y50/02;B33Y70/10;B33Y80/00;B28B1/00
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 席小東

本發明提供一種機械性能可變的多材料復雜結構4D打印方法及產品，確定需要制備到的多材料復雜結構件F的機械性能目標；確定需要選取的符合要求三種材料M₁、M₂和M₃的機械性能目標；從材料機械性能數據庫中選擇符合機械性能目標并且適用3D打印工藝的材料；確定多材料結構模型；采用多材料立體光刻3D打印設備對構件進行分區成型，優化3D打印參數，獲得機械性能可控變化的多材料復雜結構件。本發明制備到的多材料復雜構件的模量隨溫度具有可控的變化，在多個設定的溫度區間的變化率大于20％，滿足需要機械性能在兩個溫度區間均具有較高模量變化率的材料需求。

技術領域

本發明屬于多材料4D打印技術領域，具體涉及一種機械性能可變的多材料復雜結構4D打印方法及產品。

背景技術

現有4D打印技術多采用均一的材料體系，由此制備得到的4D打印產品，分析其楊氏模量隨溫度的變化特性，通常只具有一個溫度突變點，即：只在某一個溫度區間的模量變化率較高；在其他溫度區間模量非常穩定，基本不發生變化。此種產品，無法滿足需要機械性能在兩個溫度區間均具有較高模量變化率的材料需求。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種機械性能可變的多材料復雜結構4D打印方法及產品，可有效解決上述問題。

本發明采用的技術方案如下：

本發明提供一種機械性能可變的多材料復雜結構4D打印方法，包括以下步驟：

步驟1，確定需要制備到的多材料復雜結構件F的機械性能目標，包括：

步驟1.1，確定低溫區間[T₀，T₁]和中溫區間(T₁，T₂]；

步驟1.2，要求多材料復雜結構件F的楊氏模量在低溫區間的模量變化率大于A％，在中溫區間的模量變化率大于A％；

其中：低溫區間的模量變化率＝(E₀-E₁)/E₀

中溫區間的模量變化率＝(E₁-E₂)/E₁

E₀、E₁和E₂分別為復雜結構F在溫度T₀、T₁和T₂時的楊氏模量；

步驟2，根據需要制備到的多材料復雜結構F的機械性能目標，確定需要選取的符合要求三種材料M₁、M₂和M₃的機械性能目標，包括：

確定材料M₁在低溫區間[T₀，T₁]的模量變化率大于K*A％，在中溫區間(T₁，T₂]的模量變化率小于設定閾值ε；

確定材料M₂在低溫區間[T₀，T₁]的模量變化率小于設定閾值ε，在中溫區間(T₁，T₂]的模量變化率大于K*A％；

確定材料M₃在低溫區間[T₀，T₁]的模量變化率小于設定閾值ε，在中溫區間(T₁，T₂]的模量變化率小于設定閾值ε；

其中：K為模量變化率比例系數，大于1；