高熵形状记忆合金的研究进展

高熵形状记忆合金是在等原子比NiTi合金的基础上,结合高熵合金的概念,逐渐发展起来的一种新型高温形状记忆合金。近年来,已开发出了综合性能优异的(TiZrHf)50(NiCoCu)50系和(TiZrHf)50(NiCuPd)50系高熵形状记忆合金,引起了广泛的关注和研究兴趣。本文从物相组成、微观组织、马氏体相变行为、形状记忆效应和超弹性等角度出发,综述了高熵形状记忆合金的研究进展,并对高熵形状记忆合金未来的研究重点进行了展望。     

高密度聚乙烯/丁苯橡胶热塑性硫化胶的形状记忆性能

采用动态硫化法制备了高密度聚乙烯(HDPE)/丁苯橡胶(SBR)热塑性硫化胶(TPV),研究了橡塑比、定型温度、回复温度及增容剂苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)对HDPE/SBR TPV形状记忆性能的影响,观察了其微观结构,提出了形状记忆行为机制。结果表明,HDPE/SBR TPV具有典型的"海-岛"结构,拉伸后其表面存在明显的取向结构;SBS能显著提高HDPE/SBR TPV的形状记忆性能,当SBS用量为6份、定型温度和回复温度均为120℃时,HDPE/SBR TPV的形状记忆性能最佳。     

苯并噁嗪树脂的合成及在形状记忆聚合物中的应用研究进展

苯并噁嗪树脂作为一类新型的热固性树脂，具有分子设计性强、阻燃性能和耐腐蚀性能优异、固化时不需要强酸、无小分子放出等优点，在航空、建筑、电子等领域获得了广泛应用。本文主要介绍了苯并噁嗪单体的合成方法（溶剂法、无溶剂法和悬浮法）、降低苯并噁嗪开环聚合温度的方法（合成具有特殊基团的苯并噁嗪单体、添加催化剂）及苯并噁嗪树脂在形状记忆聚合物中的应用（与其他聚合物混合，纯苯并噁嗪化学改性），对苯并噁嗪形状记忆聚合物目前存在的问题进行了概述并对苯并噁嗪形状记忆聚合物的发展前景做出了展望。     

SMA丝增强SHCC拉伸时的变形和裂纹自回复性能研究

将单根形状记忆合金(SMA)丝埋入应变硬化水泥基复合材料(SHCC)中,采用循环拉伸试验研究SMA丝的预拉伸应变大小(分别为0％、2％、4％和5.5％)对SHCC拉伸应力-应变关系、残余应变回复率、裂纹平均宽度、裂纹回复性等的影响.结果 表明,SMA丝的埋入提高了SHCC的初裂强度、极限强度和极限应变.SMA丝的预拉伸应变较大时,SMA增强SHCC的延性和强度较高.采用加热方法驱动SMA丝可使SHCC的残余应变减小,含预拉伸SMA丝的SHCC试样的变形回复率达到60％ ～ 90％,而含未预拉伸SMA丝的SHCC试样的变形回复率仅为20％～ 42％.SMA丝预拉伸应变增加时,SMA丝驱动后SHCC中裂纹的平均宽度变小.当驱动预拉伸应变为5.5％的SMA丝时,SMA增强SHCC的裂纹平均宽度约为10μm.     

过氧化苯甲酰热交联聚乙烯泡沫的双向形状记忆效应研究

采用基于过氧化苯甲酰(BPO)热交联乙烯-醋酸乙烯共聚物(PEVA)的盐浸化技术,制备了具有多孔三维结构的双向可逆形状记忆聚合物泡沫。通过使用不同尺寸的NaCl颗粒获得了多种孔径的PEVA/BPO多孔泡沫,其表现出可逆的形状变化,能够进行热胀冷缩,在大孔径样品PEVA/BPO-450中可以清楚地观察到理想的双向形状内存性能。通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线显微计算机断层扫描(μCT)对其进行形态特征分析并且研究了PEVA/BPO泡沫的压缩行为。分析表明,具有双向可逆形状记忆特性的PEVA/BPO泡沫塑料可以使其成为人工智能和航空航天应用中的轻质多孔执行器。     

激光能量密度对激光选区熔化Cu-Al-Ni-Ti合金相对密度、微观组织和力学性能的影响

采用激光选区熔化技术(Selective laser melting,SLM)成形制备了不同工艺参数下Cu-Al-Ni-Ti铜基形状记忆合金试样。用排水法测试了块体试样的相对密度,对试样进行了显微组织分析和热分析,测试了拉伸试样在不同温度下的力学性能和测试试样的形状记忆性能,研究了激光能量密度对相对密度、显微组织和常温力学性能的影响规律。结果表明:块体试样的相对密度随激光能量密度的增大先增大再减小,试样的相对密度最大值达99.9%;当激光能量密度适中时(107J/mm3),熔化道连续且无明显缺陷,激光能量密度过低或者过高,试样会产生熔化道不连续或者球化等缺陷;拉伸试样的常温拉伸性能随激光能量密度的增大先增大再减小,常温下试样最大抗拉强度和延伸率分别为541MPa和7.63%。在300℃下试样的抗拉强度提升至最大为611MPa,延伸率提升至10.78%。试样的马氏体相变开始温度Ms约为83℃,结束温度Mf约为40℃,形变回复率接近90%。     

Ti-Pd-Fe合金形状记忆效应和组织结构

通过金相、电子探针、X-射线衍射、透射电子显微分析,研究Ti50Pd50-xFex(x≤5)合金的马氏体相变温度、形状记忆效应和显微组织.结果表明,合金化元素替代Ti50Pd50合金中的部分Pd显著降低合金的相变温度,Fe对Ms的影响约等于-42℃/%Fe.形状恢复率与恢复温度、弯曲循环次数(训练)、预变形量和热处理工艺条件等有关.室温下固溶处理马氏体组织呈板条状,亚结构为孪晶.     

Ni-Mn-Ga-Fe铁磁纤维的马氏体相变和超弹性

通过熔体抽拉法制备直径在40~50μm、长度5~10cm的多晶Ni-Mn-Ga-Fe纤维,并进行步进式有序化热处理。利用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜对其微结构进行了表征,利用差示扫描量热仪、磁学性质测量系统和动态机械拉伸仪测试了其相变行为和超弹性性能。结果表明,与制备态纤维相比,热处理后原子有序度显著提高,孪晶界更为平直、清晰,并获得了近完全超弹性,应变恢复率得到明显提高。第四元素Fe是调控马氏体相变温度的主要因素,磁场并未引起相变温度的移位,综合分析阐明了有序化热处理对微结构、超弹性的影响机制以及相变的影响因素。     

4D打印形状记忆聚合物及其复合材料的研究现状和应用进展

形状记忆聚合物材料是一种在外界环境刺激下可发生形状变化的智能材料,基于这种智能材料的可变形结构在生物医疗、航空航天等诸多领域显示出巨大的应用潜力.4D打印技术的问世为智能材料的进一步发展带来新的机遇,同时为微创医疗、智能机器人、柔性电子等高科技产业开创了全新的和智能化的发展方向.本文首先介绍4D打印技术的兴起和发展,以及5种新兴聚合物打印技术（光辅助打印、磁辅助打印、连续纤维打印、容积3D打印、多材料多喷头打印）的研发;其次从热、电、磁、光驱动4个方面综述了近几年4D打印形状记忆聚合物及其复合材料的研究进展及潜在应用,总结了适用于4D打印的形状记忆聚合物及其复合材料的制备方式及性能;然后介绍了基于形状记忆聚合物复合材料的4D打印结构在生物医疗、航空航天、智能器件及仿生领域的应用研究;最后指出4D打印在打印技术、打印材料、驱动方式和应用验证4个方面存在的问题及未来发展方向.