一种具有仿生结构的形状记忆材料及其制备方法与流程

本发明涉及复合材料与形状记忆高分子材料领域，特别涉及外场辅助制备复合材料技术、仿生材料技术以及形状记忆材料技术。

【技术背景】

形状记忆聚合物(smp)是指具有初始形状的制品在一定的条件下改变其初始条件并固定后，通过外界条件(如热、电、光、化学感应等)的刺激又可恢复其初始形状的高分子材料。常用交联法、共聚法、自组装法等制备，广泛应用于医疗、军工、航天等领域。

步入20世纪，随着仿生学的发展与丰富，形状记忆聚合物的种类也随之丰富了起来，一大批仿生形状记忆材料相继问世，例如香港理工大学申请的中国专利cn109206620a公开了一种仿生水响应形状记忆聚氨基酸材料及其制备方法。但是，在实际生产中目前的仿生记忆材料普遍存在成本投入高，复位性不理想等问题。因此，如何低成本制备高性能的形状记忆材料是每一位科研工作者争相探究的热点。

技术实现要素：

[要解决的问题]

本发明的目的是在于提供一种仿生结构记忆材料。

本发明的另一目的是在于提供一种仿生结构记忆材料的设计制备方法。

本发明的另一目的是在于提供一种通过外场制备仿生结构形状记忆材料的方法。

[技术方案]

针对上述市场趋势与现有产品问题，本发明提供了一种新型仿生结构形状记忆材料及其制备方法，该仿生结构形状记忆材料生产工艺简便，成本低廉，具有较高的复位性。

本发明可通过以下技术方案实现：

(1)生物体结构与其形状记忆性能的联系：选定仿生对象，明确内部粒子排列结构与形状记忆性能的联系：呈各向异性排列的粒子可限制基体在某一方向上的溶胀以达到固定形变，溶胀恢复时又可高效复位。

(1)仿生结构的设计与制备：以液态高分子弹性体为基体，向其中加入固化剂及响应外场的粒子，混合均匀后倒入厚度可调的模具中，盖上模具盖，根据生物体结构与形状记忆性能的联系，对混合液进行外场取向处理。同时，针对多层生物结构，待一层材料固化后，重复方案(2)进行多层复合即可。

【有益效果】

由于本发明采用了如上技术方案，因而具有如下优点：

1、形变迅速：所述仿生结构形状记忆材料遇有机溶剂或其他外界刺激时，可快速完成形变；

2、恢复迅速：所述仿生结构形状记忆材料在外界刺激撤出时，可快速恢复原有形状；

3、尺寸自定义：针对不同适用环境，所述仿生结构形状记忆材料可自由裁切成所需的形状与大小；

4、复位性强：实际测试中该仿生结构形状记忆材料形变恢复率达98％以上，具有很好的形变恢复效果；

5、加工制备简单：将盛有混合液的模具置于外场中，根据生物体结构与其形状记忆性能的联系，改变取向方向从而调控材料结构，即可获得所述仿生记忆材料。

【附图说明】

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明做进一步的详细描述，其中：

图1是松果鳞片内部显微结构示意图；

图2是根据本发明设计与制备实例的流程图——松果仿生结构形状记忆材料的制备。

图3是松果仿生结构形状记忆材料的双层膜结构示意图。

图4是松果仿生结构形状记忆材料的形变与形变恢复对比图。

【具体实施方式】

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

图1中，1-松果鳞片组织，2-松果鳞片处棒状粒子。

图3中，1-断面“—”取向结构复合膜层，2-断面“i”取向结构复合膜层，3-棒状填料粒子。

实施例1：本发明的一种具体实例：松果仿生结构形状记忆材料。以聚二甲基硅氧烷(pdms)作为可流动介质，短纤镀镍碳纤维(nicf)作为取向粒子，将nicf与pdms以质量比为1:10的比例混合制成混合液，并向混合液中加入固化剂，且固化剂与pdms质量比为1:10。将所得液经均质机真空均质后，均匀倒入模具1中，盖上模具盖。模具水平移入竖直磁场中，通过温控装置将模具整体升温至100℃，恒温90min，即可得到单层仿松果鳞片材料。再将单层材料置于模具2中，填充混合液，将模具整体垂直固定于磁场中，加热固化即可得到松果仿生结构形状记忆材料。

技术特征：

技术总结
本发明涉及仿生材料技术，具体为一种由外场调控结构制备的仿生材料，所述仿生材料具有形状记忆特性，实质是内部粒子取向排列的单层或多层复合材料。本发明制备的仿生材料具有很好的形变效果，当外界刺激撤出后，又可迅速恢复，复位性强。

技术研发人员：张白浪;陈玉伟;杨吉颖;刘玉红;胡振东;王泉;张建明;段咏欣
受保护的技术使用者：青岛科技大学
技术研发日：2019.06.12
技术公布日：2019.09.10