4D打印磁响应形状记忆环氧树脂基复合材料制备与性能

作者：邓攀; 吴志; 孙纪烨; 鲁麟蛟; 单熠莲; 杜建科; 张明华^*

来源：复合材料学报, 2023, 1-10.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20230714.002

• 4D打印
• 环氧树脂
• 形状记忆聚合物
• 磁响应
• 直写打印
• 增韧

以环氧树脂(EP51)为基体，乙炔炭黑(ACB)和镍粉(Ni)为填料，聚醚多元醇(PPG)为增韧剂共混制成打印墨水，利用直写3D打印机制备Ni-ACB/EP51复合材料。通过流变仪、直写3D打印机对墨水的流变性能和可打印性进行表征；通过拉力实验机(UTM)、扫描电镜(SEM)、动态热机械分析仪(DMA)、差示扫描量热仪(DSC)对材料力学性能、微观形貌、动态力学性能、差热性能和形状记忆效应进行表征，探究了填料含量对墨水和材料性能的影响。结果表明，ACB含量达到12%时，墨水具有良好的可打印性；当Ni粉含量达到16%时，打印针头堵塞造成打印不连续、不均匀。固化后生成的“海岛”增韧结构使材料拉伸强度明显提高(60MPa以上)。随着Ni粉含量增加，对拉伸强度的影响由促进变为削弱。当Ni粉含量从6%增加至14%，形状固定率(Rf)从99.4%降至94.2%。在300kHz交变磁场作用下，形状发生回复，Ni粉含量增加使形状回复率(Rr)和回复速率升高，Rr从94.8%提升至99.1%，回复时间从39 s缩短至17 s。Ni-ACB/EP51复合材料具有较好的形状记忆性能，在空间可展开结构、驱动器及4D打印等方面有一定的应用前景。

• 单位
  宁波大学