[发明专利]一种形状记忆合金中空微点阵材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种形状记忆合金中空微点阵材料及其制备方法，配方包括：等原子比的NiTi合金，组分的重量百分比是：100％的NiTi合金；制备方法，包括步骤一，聚合物掩模加工；步骤二，NiTi合金膜层溅射成型；步骤三，中空微点阵材料获取；步骤四，具有记忆效应的NiTi合金中空微点阵材料获取；该发明所制备的中空微点阵材料的结构可设计性强；得到形状记忆合金膜中空微点阵材料的方法简便、易行，可通过控制溅射时间控制膜层厚度，可实现了管壁厚度在50nm～20μm之间的调控；本发明所制备的微点阵材料具有轻质、超弹性、突出的记忆效应、高阻尼、能量吸收和生物相容性；相对于其他沉积方法，通过磁控溅射技术的使用，材料选择广泛和膜层均匀性较好。

技术领域

本发明涉及微点阵材料技术领域，具体为一种形状记忆合金中空微点阵材料及其制备方法。

背景技术

由于航天航空、能源化工以及生物医学等领域对材料的性能要求越来越高，低密度材料越来越受到人们重视；微点阵材料因具有多尺度，使其具有优异的力学性能、高度的可设计性以及超乎寻常的多功能性；通过对微点阵材料单元结构的几何构型优化设计，调控材料结构要素的多级次尺度可以实现材料低密度和高强度的统一，其弹性模量和强度远优于同等密度的碳纳米管、石墨烯、金属泡沫和硅气凝胶等其他目前已见的超轻材料，突破了无序结构的性能限制，是一种具有巨大发展前景的结构高效材料；NiTi形状记忆合金材料以其优良的超弹性、可恢复性和生物相容性，受到越来越多的关注；多孔NiTi形状记忆合金是很好的能量吸收材料，相对于实体点阵材料，中空点阵材料具有轻质、高比强度、高比比吸能等特点；将NiTi形状记忆合金材料作为中空点阵材料的基体材料，可以获的更加轻质、结构-功能一体化的微点阵材料；因此，市场上对于一些NiTi形状记忆合金中空微点阵材料及其制备方法有了一定的要求；但是，现如今并没有相关可设计性强，制备方法简单、易行的NiTi形状记忆合金中空微点阵材料；因此现阶段发明出一种形状记忆合金中空微点阵材料及其制备方法是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种形状记忆合金中空微点阵材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种形状记忆合金中空微点阵材料，配方包括：等原子比的NiTi合金，组分的重量百分比是：100％的NiTi合金。

一种形状记忆合金中空微点阵材料的制备方法，包括步骤一，聚合物掩模加工；步骤二，NiTi合金膜层溅射成型；步骤三，中空微点阵材料获取；步骤四，具有记忆效应的NiTi合金中空微点阵材料获取；

其中上述步骤一中，首先通过CAD软件建立微点阵材料模型，然后将CAD文件转成STL格式文件，之后将STL格式文件导入3D的打印设备，利用快速成型技术加工聚合物掩模；

其中上述步骤二中，通过磁控溅射技术在聚合物掩模上沉积一定厚度的NiTi合金膜层；

其中上述步骤三中，利用化学侵蚀或高温烧蚀方法去除聚合物掩模，获得NiTi合金膜中空微点阵材料；

其中上述步骤四中，通过NiTi合金中空微点阵材料放入真空管式炉内进行退火处理，获得具有记忆效应的NiTi合金中空微点阵材料。

优选的，所述步骤一中，微点阵材料模型结构为八面体、边心立方体、面心立方体、金刚石正方体、菱形十二面体或螺旋二十四面体结构中的一种。

优选的，所述步骤一中，聚合物掩模为一种光敏树脂材料；微点阵掩模的相对密度为1～15％，单元杆径为0.1～0.5mm；快速成型技术为光固化立体成型技术、数字光处理技术，光固化立体成型技术工艺参数为355nm或405nm的紫外线激光，扫描速度100～300mm，扫描间距0.1～0.6mm，光斑补偿直径0.1～0.3mm，层间等待时间1～5s，工作台提升速度1～10mm/s；数字光处理技术工艺参数为投影分辨率768×480，投影光波段300～500nm，切片厚度20～100m，每层曝光时间1～10s，工作台提升时间1～5s。