一种电响应4D打印材料的合成方法，它涉及智能材料的打印领域，具体涉及一种电响应4D材料的合成方法。本发明4D打印材料的合成方法：一、塑料的制备；二、导电材料的制备；三、将聚乳酸/聚四氟乙烯合成塑料与导电材料，连接在3D打印机上，将步骤二制得的聚乳酸/聚四氟乙烯合成塑料与步骤三制得的导电材料分别通入到两个喷头处，启动打印机就开始按照输入的程序自动进料，得到电响应4D打印材料。本发明的操作步骤简单，材料性能优良，利用合成的材料电致变形特性，该项技术未来可广泛应用于人体外骨骼及人造肌肉等领域。本发明的操作步骤简单，材料性能优良，利用合成的材料电致变形特性，该项技术未来可广泛应用于人体外骨骼及人造肌肉等领域。
1.一种电响应4D打印材料的合成方法，其特征在于一种电响应4D打印材料的合成方法按照以下步骤进行：一、塑料的制备：
按重量份数将30份-45份的聚乳酸、10份-20份聚四氟乙烯、3份-10份的石墨粉末、5份-
10份的相容剂、3份-8份的增韧剂和1份-3份的助剂混合，制得混合物；
二、将步骤一所得的混合物在温度200℃-260℃条件下用长径比为36-44的螺杆挤出机挤出处理，得到聚乳酸/聚四氟乙烯合成塑料；
按重量份数将30份-50份的丙烯酸树脂、25份-45份的铜粉、10份-15份的溶剂、5份-8份的交联剂、3份-6份的偶联剂和3份-6份的增韧剂混合制得混合物，添加到反应釜内，在温度为140-180℃条件下混合挤出成型，在挤出成型过程中加入总质量15％-30％的银导电胶，得到导电材料；其中所述的溶剂为乙二醇、二甲基甲酰胺或丙酮；
四、将步骤二所得的聚乳酸/聚四氟乙烯合成塑料与步骤三得到的导电材料，连接在3D打印机上，所用3D打印机为双喷头打印机，将步骤二制得的聚乳酸/聚四氟乙烯合成塑料与步骤三制得的导电材料分别通入到两个喷头处，启动打印机就开始按照输入的程序自动进料，打印长120mm宽9mm高10mm的样条，得到电响应4D打印材料。
2.根据权利要求1所述一种电响应4D打印材料的合成方法，其特征在于步骤一中所述相容剂为PPO、尼龙或聚碳酸酯。
3.根据权利要求1所述一种电响应4D打印材料的合成方法，其特征在于步骤一中所述增韧剂为乙烯丙烯酸丁酯、乙烯醋酸乙烯酯或氯化聚乙烯。
4.根据权利要求1所述一种电响应4D打印材料的合成方法，其特征在于步骤一中所述助剂为抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂和铜粉组成的混合物，所述抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂与铜粉重量比为3:3:3:1。
5.根据权利要求1所述一种电响应4D打印材料的合成方法，其特征在于步骤三中所述交联剂为2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧化己烷、2-苯基咪唑或2-异丙基咪唑。
6.根据权利要求1所述一种电响应4D打印材料的合成方法，其特征在于步骤三中所述偶联剂为锆类偶联剂、镁类偶联剂或硅烷偶联剂。
7.根据权利要求1所述一种电响应4D打印材料的合成方法，其特征在于步骤三中所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550。
8.根据权利要求1所述一种电响应4D打印材料的合成方法，其特征在于步骤三中所述增韧剂为液体丁腈橡胶、聚乙烯醇缩甲己醛或302聚酯。
9.根据权利要求1所述一种电响应4D打印材料的合成方法，其特征在于步骤三中所述在温度为140-180℃条件下混合挤出成型的操作过程如下：以30-35℃/min的升温速率升温至140℃，保持90min-120min，以35-45℃/min的升温速率升温至160℃，保持90min，以45-50℃/min的升温速率升温至180℃，保持60min。
一种电响应4D打印材料的合成方法
技术领域
[0001] 本发明涉及智能材料的打印领域，具体涉及一种电响应4D材料的合成方法。
背景技术
[0002] 4D打印是指用可编程物质(通常为智能复合材料)作为打印材料，通过3D打印的方式打印出三维物体。该物体能随着时间推移，在预定的激励或刺激(如遇水、冷却或者通电、光照、加热、加压)下，自我变换形状、物理属性(如结构、形态、体积、密度、色彩、亮度、弹性、硬度、导电性、电磁特性和光学特性等)或功能等。与传统的制造方式相比，4D打印除了拥有3D打印的一些主要优势外，还具备很多其他重要特性。
[0003] 首先，它能直接把设计以编程的方式内置到打印材料当中，使物体在打印后，从一种形态变成另一种形态，为物体提供了更好的设计自由度，实现了物体的自我变化和制造。其次，它能将多种可能的修正要素预设在打印材料的方案中，让物体在打印成型后，根据人们的想法驱动物体实现自我变形或对其完善和修正。第三，它能在进一步简化物体生产制造过程的同时，使打印出的物体先具备极为的简单形状、结构和功能，然后通过外部激励或刺激，让它再变化为所需要的复杂的形状、结构和功能。第四，它能使部件与物体本身结构的难易程度在制作时变得不再那么重要，并可在其中嵌入驱动、逻辑和感知等能力，让物体变形组装时无需设置额外的设备，大大减少了人力、物力和时间等成本。第五，它能激发工程师和设计人员的想象力，并设计出多种多功能的动态物体，之后再进行物质编程进行打印制造，促进了“物质程序化”这一造物方式成为现实。最后，它能通过更有效的编程设计，克服了物体生产制造的空间限制，更好地实现了多样化物体的全球化数字制造。
发明内容
[0004] 本发明的目的是为了解决的技术问题，提供了一种电响应4D打印材料的合成方法。
[0005] 一种电响应4D打印材料的合成方法按照以下步骤进行：
[0006] 一、塑料的制备：
[0007] 按重量份数将30份-45份的聚乳酸、10份-20份聚四氟乙烯、3份-10份的石墨粉末、5份-10份的相容剂、3份-8份的增韧剂和1份-3份的助剂混合，制得混合物；
[0008] 二、将步骤一所得的混合物在温度200℃-260℃条件下用长径比为36-44的螺杆挤出机挤出处理，得到聚乳酸/聚四氟乙烯合成塑料；
[0009] 三、导电材料的制备：
[0010] 按重量份数将30份-50份的丙烯酸树脂、25份-45份的铜粉、10份-15份的溶剂、5份-8份的交联剂、3份-6份的偶联剂和3份-6份的增韧剂混合制得混合物，添加到反应釜内，在温度为140-180℃条件下混合挤出成型，在挤出成型过程中加入在挤出成型过程中加入总质量15％-30％的银导电胶，得到导电材料；
[0011] 四、将步骤二所得的聚乳酸/聚四氟乙烯合成塑料与步骤三得到的导电材料，连接在3D打印机上，所用3D打印机为双喷头打印机，将步骤二制得的聚乳酸/聚四氟乙烯合成塑料与步骤三制得的导电材料分别通入到两个喷头处，将喷头预热使线状材料容易到达喷嘴处，启动打印机就开始按照输入的程序自动进料，打印长120mm宽9mm高10mm的样条，得到电响应4D打印材料。
[0012] 将电响应4D打印材料连上电源，通以3V-15V电压，电响应4D打印材料随电流通过发生摆动，即发生通电致动。
[0013] 步骤一中所述相容剂为PPO、尼龙或聚碳酸酯。
[0014] 步骤一中所述增韧剂为乙烯丙烯酸丁酯、乙烯醋酸乙烯酯或氯化聚乙烯。
[0015] 步骤一中所述助剂为抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂和铜粉组成的混合物，所述抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂与铜粉重量百分比为3:3:3:1。
[0016] 步骤三中所述溶剂为乙二醇、二甲基甲酰胺或丙酮。
[0017] 步骤三中所述交联剂为2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧化己烷、2-苯基咪唑或2-异丙基咪唑。
[0018] 步骤三中所述偶联剂为锆类偶联剂、镁类偶联剂或硅烷偶联剂。
[0019] 步骤三中所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550。
[0020] 步骤三中所述增韧剂为液体丁腈橡胶、聚乙烯醇缩甲己醛或302聚酯。
[0021] 步骤三中所述在温度为140-180℃条件下混合挤出成型的操作过程如下：以30-35℃/min的升温速率升温至140℃，保持90min-120min，以35-45℃/min的升温速率升温至160℃，保持90min，以45-50℃/min的升温速率升温至180℃，保持60min。
[0022] 4D打印诞生至今发展迅速，本发明开发了一种适合4D打印的材料，本发明日后可用于人造骨骼的开发研究。
[0023] 本发明的操作步骤简单，材料性能优良，利用合成的材料电致变形特性，该项技术未来可广泛应用于人体外骨骼及人造肌肉等领域。实施例
[0024] 本发明技术方案不局限于以下所列举实施例，还包括各实施例间的任意组合。
[0025] 实施例1：一种电响应4D打印材料的合成方法按照以下步骤进行：
[0026] 一、塑料的制备：
[0027] 按重量份数将35份的聚乳酸、20份聚四氟乙烯、5份的石墨粉末、10份的相容剂、8份的增韧剂和2份的助剂混合，制得混合物；
[0028] 二、将步骤一所得的混合物在温度220℃条件下用长径比为38的螺杆挤出机挤出处理，得到聚乳酸/聚四氟乙烯合成塑料；
[0029] 三、导电材料的制备：
[0030] 按重量份数将45份的丙烯酸树脂、35份的铜粉、12份的溶剂、8份的交联剂、5份的偶联剂和5份的增韧剂混合制得混合物，添加到反应釜内，在温度为160℃条件下混合挤出成型，在挤出成型过程中加入在挤出成型过程中加入总质量18％的银导电胶，得到导电材料；
[0031] 四、将步骤二所得的聚乳酸/聚四氟乙烯合成塑料与步骤三得到的导电材料，连接在3D打印机上，所用3D打印机为双喷头打印机，将步骤二制得的聚乳酸/聚四氟乙烯合成塑料与步骤三制得的导电材料分别通入到两个喷头处，将喷头预热使线状材料容易到达喷嘴处，启动打印机就开始按照输入的程序自动进料，打印长120mm宽9mm高10mm的样条，得到电响应4D打印材料。
[0032] 五、将电响应4D打印材料连上电源，通以8V电压，可产生0.2A左右的电流，电响应4D打印材料随电流通过发生摆动，即发生通电致动。
[0033] 实施例2：一种电响应4D打印材料的合成方法按照以下步骤进行：
[0034] 一、塑料的制备：
[0035] 按重量份数将30份的聚乳酸、10份聚四氟乙烯、3份的石墨粉末、5份的相容剂、3份-8份的增韧剂和1份的助剂混合，制得混合物；
[0036] 二、将步骤一所得的混合物在温度200℃条件下用长径比为36的螺杆挤出机挤出处理，得到聚乳酸/聚四氟乙烯合成塑料；
[0037] 三、导电材料的制备：
[0038] 按重量份数将30份的丙烯酸树脂、25份的铜粉、10份的溶剂、5份的交联剂、3份的偶联剂和3份的增韧剂混合制得混合物，添加到反应釜内，在温度为140℃条件下混合挤出成型，在挤出成型过程中加入总质量30％的银导电胶，得到导电材料；
[0039] 四、将步骤二所得的聚乳酸/聚四氟乙烯合成塑料与步骤三得到的导电材料，连接在3D打印机上，所用3D打印机为双喷头打印机，将步骤二制得的聚乳酸/聚四氟乙烯合成塑料与步骤三制得的导电材料分别通入到两个喷头处，将喷头预热使线状材料容易到达喷嘴处，启动打印机就开始按照输入的程序自动进料，打印长120mm宽9mm高10mm的样条，得到电响应4D打印材料。
[0040] 五、将电响应4D打印材料连上电源，通以12V电压，可产生0.3A左右的电流，电响应4D打印材料随电流通过发生摆动，即发生通电致动。
[0041] 实施例3：一种电响应4D打印材料的合成方法按照以下步骤进行：
[0042] 一、塑料的制备：
[0043] 按重量份数将45份的聚乳酸、20份聚四氟乙烯、10份的石墨粉末、5份-10份的相容剂、3份-8份的增韧剂和1份-3份的助剂混合，制得混合物；
[0044] 二、将步骤一所得的混合物在温度260℃条件下用长径比为44的螺杆挤出机挤出处理，得到聚乳酸/聚四氟乙烯合成塑料；
[0045] 三、导电材料的制备：
[0046] 按重量份数将50份的丙烯酸树脂、45份的铜粉、15份的溶剂、8份的交联剂、6份的偶联剂和6份的增韧剂混合制得混合物，添加到反应釜内，在温度为180℃条件下混合挤出成型，在挤出成型过程中加入总质量20％的银导电胶，得到导电材料；
[0047] 四、将步骤二所得的聚乳酸/聚四氟乙烯合成塑料与步骤三得到的导电材料，连接在3D打印机上，所用3D打印机为双喷头打印机，将步骤二制得的聚乳酸/聚四氟乙烯合成塑料与步骤三制得的导电材料分别通入到两个喷头处，将喷头预热使线状材料容易到达喷嘴处，启动打印机就开始按照输入的程序自动进料，打印长120mm宽9mm高10mm的样条，得到电响应4D打印材料。
[0048] 五、将电响应4D打印材料连上电源，通以5V电压，可产生0.1A左右的电流，电响应4D打印材料随电流通过发生摆动，即发生通电致动。
