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申请/专利权人：华中科技大学
摘要：本发明提供了可实现力电相互转化的全材料功能器件及其4D打印方法，属于多材料功能器件4D打印领域，该全材料功能器件包括由下至上依次连接的聚合物基座、三维点阵结构和磁性陶瓷复合顶座，以及设置在聚合物基座内部的导电线圈，其中：聚合物基座的内部开孔，以容置金属导电线圈；三维点阵结构由柔性聚合物制成，能够在外力作用下压缩或回复；磁性陶瓷复合顶座由永磁性陶瓷材料和聚合物复合制成，用于产生磁场。本发明提供的全材料功能器件具有将机械能转换成电能和将电能转换成机械能的双重功能，为实现性能、功能变化的4D打印技术提供了全新的技术方案，并且该全材料功能器件受外力产生的电压大幅度提高，从而避免与电压波形的噪音混淆。
主权项：1.可实现力电相互转化的全材料功能器件，其特征在于，该全材料功能器件包括由下至上依次连接的聚合物基座（1）、三维点阵结构（2）和磁性陶瓷复合顶座（3），以及设置在所述聚合物基座（1）内部的导电线圈（4），其中：所述聚合物基座（1）的内部开孔，以容置金属导电线圈（4）；所述三维点阵结构（2）由柔性聚合物制成，能够在外力作用下压缩或回复；所述磁性陶瓷复合顶座（3）由永磁性陶瓷材料和聚合物复合制成，用于产生磁场；工作时，若所述三维点阵结构（2）在外力作用下进行周期性压缩回复循环过程，则金属导电线圈（4）与磁性陶瓷复合顶座（3）的距离发生周期性变化，进而改变金属导电线圈（4）的磁通量使其两端产生电压，这一过程将机械能转换为电能；若对金属导电线圈（4）通交流电，则其产生两极周期性对调的磁场，进而使得磁性陶瓷复合顶座（3）周期性远离靠近导电线圈，由此实现将电能转换为机械能；上述全材料功能器件采用4D打印方法制造，具体为：S1利用增材制造工艺按照聚合物基座底部、金属导电线圈（4）、聚合物基座顶部的顺序依次进行成形；S2待聚合物基座成形后，利用增材制造工艺在其上部继续成形三维点阵结构（2）；S3待三维点阵结构（2）成形后，利用增材制造工艺在其上部继续成形磁性陶瓷复合顶座（3）以获得全材料构件；S4对所述全材料构件进行充磁，使得所述磁性陶瓷复合顶座（3）具备永磁性，进而制得所述全材料功能器件。
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