[发明专利]一种基于磁响应的快速可逆形状记忆方法

说明书

本发明公开了一种基于磁响应的快速可逆形状记忆方法，属于功能材料技术领域，该方法在聚合物中添加硬磁微粒，使样品变形至记忆形状后放入磁场中磁化，从而在样品中引入的程序化磁畴已记录形状信息，再次施加磁场刺激时，由磁场诱导的机械载荷使样品立即变形至记忆形状，刺激消失后样品随即自动恢复初始形状，实现快速可逆形状记忆功能；本发明通过在样品中引入程序化磁畴记录形状信息，由磁场诱导的机械载荷使样品变形至记忆形状，方法简单可行。该方法为形状记忆功能材料设计和应用提供了一种新的快速的实现方式，本发明必将推动新型功能材料的快速发展。

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，具体涉及一种基于磁响应的快速可逆形状记忆方法。

背景技术

形状记忆材料作为一种刺激响应型材料，具有在一定刺激下自发改变形状的能力，广泛应用于传感器、驱动器等功能器件和智能结构。这种刺激通常包括温度、光照、电场、磁场、微波、pH值、溶剂种类等。形状记忆聚合物具有一定的临时形状，对临时形状下的聚合物施加某种刺激，可使材料从临时形状自发恢复成记忆形状，即形状记忆过程；当刺激消失后，记忆形状下的聚合物又恢复至临时形状，即逆过程。

其中，热致形状记忆聚合物最为普遍，其分为直接加热型和间接加热型。对于刺激响应速度慢是现有形状记忆聚合物面临的一大挑战，且部分激励方式需要刺激与样品直接接触。现有的磁控形状记忆聚合物都是通过交变的磁场间接产热，其本质也属于加热型。

因此，研究可实现远程控制、响应迅速的形状记忆方法具有非常重要的科研和工程意义。迄今为止，基于磁响应直接激励的形状记忆机理和方法研究仍为空白。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提出一种基于磁响应的快速可逆形状记忆方法，该方法在聚合物中添加硬磁微粒，使样品变形至记忆形状后放入磁场中磁化，从而在样品中引入的程序化磁畴已记录形状信息，再次施加磁场刺激时，由磁场诱导的机械载荷使样品立即变形至记忆形状，刺激消失后样品随即自动恢复初始形状，实现快速可逆形状记忆功能；本发明通过在样品中引入程序化磁畴记录形状信息，由磁场诱导的机械载荷使样品变形至记忆形状，方法简单可行。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于磁响应的快速可逆形状记忆方法，包括以下步骤：

步骤一，根据需要的初始形状设计相应外形的铸模；

步骤二，将弹性胶体材料与硬磁微粒按一定比例混合，搅拌均匀，倒入铸模使样品获得给定的初始形状，在40℃-150℃温度范围加热0.5h-4h至固化；

步骤三，按照所需的记忆形状设计并制作出对应的一套相互配合的模具；

步骤四，将固化好的样品夹在模具中间，模具相互配合使样品变形至设计的记忆形状；

步骤五，保持样品被模具约束状态，放置入均匀磁场中进行磁化；

步骤六，磁化完成之后关闭磁场取出样品，卸掉模具，样品恢复初始形状，但样品内部产生的磁畴分布已将记忆形状记录下来；

步骤七，将样品再次放入磁场中，样品可自动及时地恢复到记忆形状；

步骤八，磁场关闭后，样品又实时恢复到初始形状。

进一步，步骤二中，所述弹性胶体材料为铂催化硅橡胶Ecoflex或聚二甲基硅氧烷PDMS等硅橡胶，所述硬磁颗粒包括但不限于铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金、钡铁氧体或锶铁氧体等永磁铁氧体、稀土钴永磁材料或钕铁硼永磁材料，所述混合配比按需求设定硬磁颗粒质量分数在10％-70％。。

进一步，步骤二中，固化的温度和时间可根据不同弹性胶体材料进行调整。

进一步，步骤三中，所述模具可通过3D打印或铸造等手段制作，所述模具形状可根据所需的记忆形状任意设计。