形狀記憶聚合物(SMPS)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-07-27
形狀記憶聚合物(SMPS)的視頻教程
Abaqus材料模型-形狀記憶合金彈性本構(gòu)
一、視頻內(nèi)容介紹 二、形狀記憶合金彈性本構(gòu)理論 三、ABAQUS中形狀記憶合金彈性本構(gòu)參數(shù)標(biāo)定方法 四、形狀記憶合金仿真案例
￥29 46分鐘 1364播放
查看
Workbench形狀記憶合金案例和視頻
采用workbench做記憶合金梁結(jié)構(gòu)的分析，附件包含視頻文件和案例源文件。主要介紹內(nèi)容如下： 記憶合金材料屬性 材料參數(shù)輸入介紹（發(fā)生塑性變形） 網(wǎng)格劃分 約束和載荷添加 后處理，結(jié)構(gòu)恢復(fù)原狀
￥66 15分鐘 43播放
查看
形狀記憶聚合物(SMPS)的實例教程
與用于4D打印的其他軟活性材料相比，形狀記憶聚合物（SMP）具有更高的剛度，并且與各種3D打印技術(shù)兼容
。其中，紫外線（UV）固化SMP與基于數(shù)字光處理（DLP）的3D打印兼容，以制造具有復(fù)雜幾何形狀和高分辨率的基于SMP的結(jié)構(gòu)。但是，可紫外線固化的SMP在機械性能方面有局限性，這極大地限制了它們的應(yīng)用范圍。
最近,
南方科技大學(xué)
葛锜副教授
團隊
報道了
一種機械堅固且可紫外線固化的SMP系統(tǒng)，該系統(tǒng)高度變形，耐疲勞并與基于DLP的3D打印兼容，以制造高分辨率（
最大
2 μm），高度復(fù)雜的3D結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)顯示加熱時的
形狀變化（高達1240％）
。更重要的是，已開發(fā)的SMP系統(tǒng)具有出色的抗疲勞性，并且可以重復(fù)
加載超過10000次。
機械強度高且可紫外線固化的SMP的開發(fā)顯著改善了基于SMP的4D打印結(jié)構(gòu)的機械性能，從而使其可用于航空航天，智能家具和軟機器人等工程應(yīng)用。
相關(guān)論文以題為發(fā)表在《Advanced
Materials》上
。
【主圖導(dǎo)讀】
圖1
強機械的
tBA-AUD SMP，用于基于DLP的4D打印。
a）高度可拉伸的tBA-AUD SMP狗骨樣品的形狀記憶周期快照。b）基于DLP的3D打印設(shè)備的示意圖。c）用tBA–AUD SMP印刷的寬度為2 μm的網(wǎng)格圖案的顯微圖像。d）用tBA–AUD SMP印刷的開爾文泡沫。e）通過拉伸開爾文泡沫來證明形狀記憶效果。f）通過壓縮和折疊開爾文泡沫來證明形狀記憶效果。
圖2
tBA-AUD SMP前體溶液的詳細(xì)信息和特性。
a）用于制備tBA-AUD SMP前體溶液的AUD，tBA，IBOA和TPO的詳細(xì)化學(xué)結(jié)構(gòu)。
展開 與用于4D打印的其他軟活性材料相比，形狀記憶聚合物（SMP）具有更高的剛度，并且與各種3D打印技術(shù)兼容
。其中，紫外線（UV）固化SMP與基于數(shù)字光處理（DLP）的3D打印兼容，以制造具有復(fù)雜幾何形狀和高分辨率的基于SMP的結(jié)構(gòu)。但是，可紫外線固化的SMP在機械性能方面有局限性，這極大地限制了它們的應(yīng)用范圍。
最近,
南方科技大學(xué)
葛锜副教授
團隊
報道了
一種機械堅固且可紫外線固化的SMP系統(tǒng)，該系統(tǒng)高度變形，耐疲勞并與基于DLP的3D打印兼容，以制造高分辨率（
最大
2 μm），高度復(fù)雜的3D結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)顯示加熱時的
形狀變化（高達1240％）
。更重要的是，已開發(fā)的SMP系統(tǒng)具有出色的抗疲勞性，并且可以重復(fù)
加載超過10000次。
機械強度高且可紫外線固化的SMP的開發(fā)顯著改善了基于SMP的4D打印結(jié)構(gòu)的機械性能，從而使其可用于航空航天，智能家具和軟機器人等工程應(yīng)用。
相關(guān)論文以題為發(fā)表在《Advanced
Materials》上
。
【主圖導(dǎo)讀】
圖1
強機械的
tBA-AUD SMP，用于基于DLP的4D打印。
a）高度可拉伸的tBA-AUD SMP狗骨樣品的形狀記憶周期快照。b）基于DLP的3D打印設(shè)備的示意圖。c）用tBA–AUD SMP印刷的寬度為2 μm的網(wǎng)格圖案的顯微圖像。d）用tBA–AUD SMP印刷的開爾文泡沫。e）通過拉伸開爾文泡沫來證明形狀記憶效果。f）通過壓縮和折疊開爾文泡沫來證明形狀記憶效果。
圖2
tBA-AUD SMP前體溶液的詳細(xì)信息和特性。
a）用于制備tBA-AUD SMP前體溶液的AUD，tBA，IBOA和TPO的詳細(xì)化學(xué)結(jié)構(gòu)。
展開 2015年《科學(xué)》的一篇封面論文報道了一種基于力學(xué)引導(dǎo)的三維屈曲組裝方法，依托一個預(yù)拉伸的彈性基底作為組裝平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)不同材料（金屬、聚合物、硅等）的跨尺度（微米至厘米）三維結(jié)構(gòu)組裝，為解決上述問題提供了一種新的途徑。不過，該方法需要克服的一個挑戰(zhàn)是如何將形成的三維微結(jié)構(gòu)與彈性基底分開并獨立存在，因為基底的存在很大程度上限制了該方法在機器人，生物醫(yī)療器件等領(lǐng)域中的應(yīng)用。
近日，美國西北大學(xué)約翰?羅杰斯（John A. Rogers）課題組與清華大學(xué)航天航空學(xué)院張一慧課題組合作在《先進材料》（Advanced Materials）期刊上發(fā)表了題為Freestanding 3D Mesostructures, Functional Devices, and Shape‐Programmable Systems Based on Mechanically Induced Assembly with Shape Memory Polymers的研究論文。該成果原創(chuàng)性地提出了基于力學(xué)引導(dǎo)三維組裝，利用形狀記憶聚合物（SMP）的固形特性來制備獨立三維微觀結(jié)構(gòu)及器件的新方法。該方法成功地實現(xiàn)了獨立的跨尺度多功能三維結(jié)構(gòu)及器件，為三維微觀結(jié)構(gòu)在未來多領(lǐng)域的應(yīng)用提供了一條新途徑。
該研究團隊首先闡述了利用力學(xué)引導(dǎo)的三維屈曲組裝方法制備多尺度三維形狀記憶聚合物（SMP）結(jié)構(gòu)的可行性。如圖一所示，該研究團隊制作了蝴蝶，章魚，螺旋結(jié)構(gòu)等十多種從微米到厘米尺度的三維SMP結(jié)構(gòu)，這些三維 SMP結(jié)構(gòu)的大小，特征尺寸，以及厚度分別達到500微米，10微米和5微米，超過了已經(jīng)報道的三維 SMP結(jié)構(gòu)所能達到的尺度范圍。
圖1 基于力學(xué)引導(dǎo)三維屈曲組裝方法制備的SMP三維宏、微觀結(jié)構(gòu)
圖2 獨立的SMP三維宏、微觀結(jié)構(gòu)
圖二展示了獨立的SMP三維宏、微觀結(jié)構(gòu)及其制備流程。
展開 對于
形狀記憶聚合物
(SMP)
，它從臨時形狀恢復(fù)到永久形狀通常需要外部刺激并遵循單一固定路線。
最近
，
浙江大學(xué)
謝濤教授
團隊
將
共價交聯(lián)的 SMP 設(shè)計為在網(wǎng)絡(luò)中具有充足的脲基嘧啶酮 (UPy) 超分子部分。UPy 單元賦予 SMP 強烈的時間-溫度依賴性，這被探索為一種自主變形路徑的
時空編程機制。特別是，數(shù)字控制光熱加熱的使用通過非平衡機制提供了控制的多功能性。此外，
其玻璃化轉(zhuǎn)變過程中的冷卻/加熱為其時間變形引入了鎖定/解鎖機制
。這些
獨特功能的好處通過多形狀轉(zhuǎn)換、“隱形”基于顏色的時鐘、時間
-溫度指示器和序列可編程 4D 打印得到證明。
相關(guān)論文以題為
Autonomous Off-Equilibrium Morphing Pathways of a Supramolecular Shape-Memory Polymer
發(fā)表在《
A
dvanced Materials
》上。
【主圖導(dǎo)讀】
圖1
聚合物網(wǎng)絡(luò)的化學(xué)設(shè)計、編程原理和熱機械性能
。
a) 合成中使用的單體的分子結(jié)構(gòu)。b) 網(wǎng)絡(luò)中的化學(xué)交聯(lián)和氫鍵物理交聯(lián)。c) 編程原理的機械說明。d) 消除 150 °C 熱歷史后聚合物的 DMA 曲線。e) 在 25 °C 下以不同應(yīng)變率獲得的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。
圖2
通過控制變形
/編程溫度來設(shè)計自主變形路徑。
a) 應(yīng)變恢復(fù)動力學(xué)對變形溫度的依賴性。b)不同變形溫度下獲得的回復(fù)率（25°C 下 60 分鐘）。c) 在不同條件（溫度和時間）下變形的樣品達到完全恢復(fù)所需的時間。d) 油墨印刷聚合物樣品的自主恢復(fù)路徑。
展開 (SMPS)熱觸發(fā)活性超材料具有更大的可再配置性，因為其具有形狀鎖定的暫時性條件。
形狀記憶聚合物(SMPS)的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
形狀記憶聚合物(SMPS)的最新內(nèi)容
形狀記憶合金（SMA）能夠在發(fā)生大變形后不產(chǎn)生殘余應(yīng)變（偽彈性），并且可以通過溫度變化從大變形中恢復(fù)（形狀記憶效應(yīng)）。偽彈性和形狀記憶效應(yīng)使其特別適用于航空航天、生物醫(yī)學(xué)和結(jié)構(gòu)工程等領(lǐng)域。本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過程。
目標(biāo)
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應(yīng)的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創(chuàng)建靜力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)
形狀記憶合金（SMA）能夠在發(fā)生大變形后不產(chǎn)生殘余應(yīng)變（偽彈性），并且可以通過溫度變化從大變形中恢復(fù)（形狀記憶效應(yīng)）。偽彈性和形狀記憶效應(yīng)使其特別適用于航空航天、生物醫(yī)學(xué)和結(jié)構(gòu)工程等領(lǐng)域。本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過程。
目標(biāo)
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應(yīng)的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創(chuàng)建靜力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)
1、 引言
形狀記憶合金（SMA）因具有形狀記憶效應(yīng)和超彈性等獨特力學(xué)行為，在航空航天、生物醫(yī)學(xué)、智能結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。然而，其力學(xué)響應(yīng)涉及奧氏體 - 馬氏體相變的復(fù)雜耦合，傳統(tǒng)商用有限元軟件的內(nèi)置材料模型難以精準(zhǔn)描述。
本文提出的 UMAT 子程序（用戶自定義材料子程序）可有效模擬 SMA 的力學(xué)行為，核心優(yōu)勢包括：
1) 支持自定義材料屬性，靈活適配不同類型 SMA（如 NiTi
我用comsol進行sma彈簧仿真，固定彈簧一端邊界，另一端邊界給了一個力載荷，拉伸彈簧發(fā)生了不正確的彈簧變形，不知道問題在哪里，老師們可否解答一二。
并且我發(fā)現(xiàn)他的形狀記憶合金只涉及奧氏體和馬氏體，并沒有對馬氏體進行孿晶馬氏體和去孿晶馬氏體的區(qū)分，這樣的話在仿真形狀記憶效應(yīng)的時候初始狀態(tài)和結(jié)束狀態(tài)馬氏體體積分?jǐn)?shù)為0，但是其實并不是這樣，請問會不會有問題。
sma_spring_bili_q.mph
該示例問題提出了兩種形狀記憶合金（SMA）模擬：脊柱間隔植入物和彈簧致動器。
突出顯示了以下特性和功能：
• 使用馬氏體和奧氏體（鎳鈦化合物）的SMA材料模型
• 熱載荷下的SMA行為
介紹
形狀記憶合金（SMA）是一種材料，在經(jīng)受機械加載/卸載循環(huán)之后，能夠經(jīng)受大變形而不顯示殘余應(yīng)變（偽彈性），或者能夠通過溫度變化從大變形中恢復(fù)（形狀記憶效應(yīng)
對于4D打印電子應(yīng)用，可以在形狀記憶聚合物(SMPS)中加入導(dǎo)電填料，使其具有所需的電學(xué)性能。除了具有用于4D打印電子應(yīng)用的導(dǎo)電開關(guān)電源外，導(dǎo)電功能材料還可以直接沉積在4D印刷結(jié)構(gòu)上或嵌入其中。
●3D打印生物電子器件
由于3D打印技術(shù)能夠創(chuàng)建高度集成的3D多功能結(jié)構(gòu)，許多研究人員正在探索這一新興技術(shù)，以制造具有電功能的幾何復(fù)雜和生物兼容的設(shè)備和支架。
形狀記憶聚合物 (SMP) 是最近引入牙科領(lǐng)域的新型材料之一，特別是用于正畸應(yīng)用。它們?yōu)獒t(yī)療材料的應(yīng)用提供了巨大的潛力。
四維打?。?D打?。┘夹g(shù)是基于形狀記憶材料的3D打印。顯然，在給定的環(huán)境條件下，4D 打印部件具有隨時間（第四維度）改變形狀的能力。隨著形狀記憶聚合物材料的不斷發(fā)展，產(chǎn)品設(shè)計行業(yè)中的新 4D 打印應(yīng)用有望增長。
江南大學(xué)青年教師李文兵與哈爾濱工業(yè)大學(xué)冷勁松院士團隊在《Small》期刊上發(fā)表了題為Application and development of shape memory micro/nano patterns的綜述文章，該綜述系統(tǒng)性地介紹了形狀記憶微/納米圖案的類別，對形狀記憶微/納米圖案的制備方法進行了總結(jié)
當(dāng)原材料是可編程材料時，如形狀記憶聚合物(SMPs)，3D打印物體通常具有通過預(yù)定的刺激改變其物理特性的能力。
可編程材料與3D打印技術(shù)相結(jié)合的制造工藝為多功能輕量化結(jié)構(gòu)的設(shè)計和制造帶來了新的機遇。
