[发明专利]压缩屈曲引起的方法对弹性体衍生的陶瓷结构进行四维打印的系统和方法

权利要求书

1.一种构造4D打印陶瓷物体的方法，所述方法包括以下步骤：

-通过喷嘴挤出包括颗粒和聚合物陶瓷前驱体的墨水，以沉积所述墨水以形成第一弹性结构，

-使所述第一弹性结构沿至少一个轴受到拉伸应力，

-使用所述墨水形成第二弹性结构，所述第二弹性结构包括至少一个相对于所述第二弹性结构的其他区域具有较低弯曲刚度的区域，所述较低弯曲刚度的区域以屈曲图案布置，

-将所述第二弹性结构附着到正经受所述拉伸应力的所述第一弹性结构，

-释放来自所述第一弹性结构的拉伸应力的施加，以允许所述第一弹性结构和所述第二弹性结构形成4D打印的弹性体物体，以及

-将所述4D打印的弹性体物体转变成所述4D打印陶瓷物体。

2.根据权利要求1所述的构造4D打印陶瓷物体的方法，其中，所述屈曲图案以Miura-ori图案布置。

3.根据权利要求1或2所述的构造4D打印陶瓷物体的方法，其中，所述第一弹性结构从所述拉伸应力的释放还包括：向所述第二弹性结构产生相对压缩应力，所述相对压缩应力使所述第二弹性结构变形。

4.根据权利要求1或2所述的构造4D打印陶瓷物体的方法，其中，所述第一弹性结构是平面基板。

5.根据权利要求1或2所述的构造4D打印陶瓷物体的方法，其中，所述拉伸应力通过将所述第一弹性结构附着到拉伸装置而提供。

6.根据权利要求5所述的构造4D打印陶瓷物体的方法，其中，所述拉伸装置是双轴拉伸装置。

7.根据权利要求1或2所述的构造4D打印陶瓷物体的方法，其中，所述第一弹性结构和所述第二弹性结构中的至少一个具有的拉伸比为3。

8.根据权利要求1或2所述的构造4D打印陶瓷物体的方法，其中，所述颗粒是二氧化锆纳米颗粒。

9.根据权利要求1或2所述的构造4D打印陶瓷物体的方法，其中，所述聚合物陶瓷前驱体是聚硅氧烷。

10.根据权利要求9所述的构造4D打印陶瓷物体的方法，其中，所述聚硅氧烷是聚二甲基硅氧烷。

11.根据权利要求1或2所述的构造4D打印陶瓷物体的方法，其中，所述墨水由所述颗粒在所述聚合物陶瓷前驱体中的均匀分布形成，并且其中，所述颗粒在所述墨水中的重量百分比在从1％至90％的范围内，所述聚合物陶瓷前驱体在所述墨水中的重量百分比在从10％至99％的范围内。

12.根据权利要求1或2所述的构造4D打印陶瓷物体的方法，其中，将所述4D打印的弹性体物体转变成所述4D打印陶瓷物体的步骤包括：在真空中或惰性气氛中，对所述4D打印的弹性体物体进行热处理。

13.根据权利要求12所述的构造4D打印陶瓷物体的方法，其中，所述惰性气氛包括氩气。

14.根据权利要求12所述的构造4D打印陶瓷物体的方法，其中，所述热处理在400℃至2000℃的温度范围内进行。

15.根据权利要求12所述的构造4D打印陶瓷物体的方法，其中，将所述4D打印的弹性体物体转变成所述4D打印陶瓷物体的步骤还包括：在真空或惰性气氛下热处理后，使所述4D打印的弹性体物体在空气中进行进一步的热处理。

16.一种用于构造4D打印陶瓷物体的系统，包括：

喷嘴，其被配置为挤出包括颗粒和聚合物陶瓷前驱体的墨水，以

沉积所述墨水以形成第一弹性结构和附着到所述第一弹性结构的第二弹性结构，所述第二弹性结构包括至少一个相对于所述第二弹性结构的其他区域具有较低弯曲刚度的区域，所述较低弯曲刚度的区域以屈曲图案布置，以及

拉伸装置，其被配置为：

使所述第一弹性结构沿至少一个轴受到拉伸应力以便在所述第一弹性结构受到所述拉伸应力时将所述第二弹性结构附着到所述第一弹性结构，以及

在所述第二弹性结构附着到所述第一弹性结构后，释放来自所述第一弹性结构的拉伸应力的施加，以允许所述第一弹性结构和所述第二弹性结构形成4D打印的弹性体物体，所述4D打印的弹性体物体将被转变成所述4D打印陶瓷物体。