摘要：液晶弹性体(Liquid crystal elastomers,LCEs)因其大且可逆的变形、响应速率快、优异的力学性能、各向异性以及驱动条件简单灵活等特点,在智能构件制造领域被认为具有广泛的应用潜力。为了提升液晶弹性体的成形能力,丰富液晶弹性体的变形模式及其设计方法,提出了利用墨水直写打印工艺编程液晶弹性体复杂变形模式的方法。制备了最大变形率达51%的主链型液晶弹性体,研制适合打印工艺编程的气压挤出高温墨水直写打印设备,探索了墨水直写打印工艺对液晶弹性体性能的影响规律。发现打印速率对液晶弹性体的变形率具有显著影响,随着打印速率的增大,变形率从12%逐渐增大到最大变形率51.8%后不再变化。此外,打印温度可使液晶弹性体的变形率在38.3%~51%之间变化,紫外光照时间可使凝胶分数最高到62.2%,而打印与紫外光照的间隔时间对材料的变形率没有影响。最后通过打印速率编程液晶弹性体弯曲行为,实现了液晶弹性体变形模式和行为的精确控制,证明了墨水直写打印工艺编程液晶弹性体复杂变形模式方法的可行性。

摘要：超材料作为一种新型拓扑优化设计的结构材料,展现出特殊的物理性质,比如负泊松比、负折射率等,在波动控制和隐身方面有重要的潜在应用价值,因此受到国内外的广泛关注。增材制造技术,又称为3D打印技术,适合于制造复杂形状的结构,利用增材制造技术制造隐身超材料具有较高的几何自由度和尺寸精度,为超材料的广泛应用提供技术条件。本文基于超材料的基本概念,对隐身超材料结构设计、功能调控的研究进展进行详细介绍,进一步介绍增材制造隐身超材料的光固化法、熔融沉积法、激光选区烧结/熔化法等工艺方法,并讨论了增材制造超材料在制造过程中存在的阶梯效应、原材料黏附现象、热扩散现象、尺寸精度、粗糙度等问题。