基于电磁响应的自修复介电弹性体驱动器

介电弹性体驱动器在能源、信息等高新技术领域应用广泛，但其在使用过程中不可避免地会受到机械应力，引起结构破坏，造成使用寿命缩短，而引入自修复性质将极大延长驱动器使用寿命。同时，考虑到现有单一电场驱动已无法满足现实需求，开发多功能响应的自修复介电弹性体驱动器是一种有效应对方法。基于此，利用聚二甲基硅氧烷（PDMS）与聚苯胺（PANI）、四氧化三铁（Fe3O4）之间的协同效应，成功制备了一种基于电磁响应的PDMS-PANI-Fe3O4介电弹性体，分别研究了其聚合物稳定性、自修复性、力学性能以及驱动性能。结果表明：在200 ℃以下，PDMS-PANI-Fe3O4膜失重质量分数为0.8%，说明其具有良好的热稳定性；室温自修复48 h后，PDMS-PANI-Fe3O4聚合物修复完整，表明其使用寿命延长；将PDMS-PANI-Fe3O4弹性体加工成燕子翅膀，在磁场作用下，翅膀不断被驱动。在此电场条件下，PDMS-PANI-Fe3O4膜最大驱动形变为6.04%，进一步弥补单一驱动的弊端。     

一种新型MXene基阻燃热塑性聚氨酯的研究

以植酸（PA）、吡咯、硝酸钴和碳化钛（Ti3C2Tx，MXene）为主要原料，利用界面调控技术合成一种含P和Co元素的新型MXene基阻燃剂（CoPM），并通过熔融共混的方法制备热塑性聚氨酯（TPU）纳米复合材料。锥形量热测试结果表明，引入4.0 wt%的CoPM后，TPU/CoPM-4.0纳米复合材料的热释放速率峰值、烟释放速率峰值、一氧化碳产生速率峰值和二氧化碳产生速率峰值较纯TPU分别下降41.4%、15.1%、29.4%和39.6%。TPU/CoPM纳米复合材料优异的阻燃和抑烟减毒性能归因于：在凝聚相中，Ti3C2Tx发挥物理阻隔效应和催化成炭作用，隔绝聚合物材料与火焰区的热量、气体交换，且燃烧产物Co3O4和TiO2具有催化抑烟减毒作用；在气相中，PA热解产生含磷自由基捕获剂，从而中断链式燃烧反应。     

CF/PA6与6061铝合金的超声波自熔铆焊

为了进一步提高碳纤维增强热塑性复合材料与轻量化金属之间的连接强度，提出一种新型超声波自熔铆焊方法.该方法通过超声波焊接将短碳纤维增强尼龙6(CF/PA6)熔化并压入铝合金板上预制的通孔内，从而实现CF/PA6与铝合金的连接，连接机制为机械自锁.实验结果表明，随着孔数增加，焊接的整体力学性能有所增加，最优焊接能量为2 000 J,最高剪切强度为(58.9±7.1) MPa.依据焊接功率和焊头位移信号，可将超声波自熔铆焊过程分为3个阶段：压紧阶段、导能筋嵌入阶段和充孔阶段.当能量一定时，随着孔数增加，导能筋会更早嵌入CF/PA6中，且焊接时间缩短.相对于焊接能量，孔数对焊接过程的影响更大.得益于机械自锁的连接机制，该方法对金属种类没有限制，具有较为广阔的应用前景.     

用于手部康复的热塑性聚氨酯软体驱动器研究

针对软体康复训练手套制作流程复杂和辅助力低等问题，文章基于热塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethane, TPU),借助3D打印技术，研制具有单、双向软关节的分段式气动软体驱动器。通过有限元软件建立TPU材料超弹性本构模型，仿真分析软体驱动器弯曲特性，试验测试研究软体驱动器弯曲角度、运动轨迹和握力，结果表明，软关节特性满足人手关节最大弯曲角度120°需求，软体驱动器弯曲状态与人手运动轨迹相符，最高握力达11.5 N。直接3D打印的软体驱动器制作简单，辅助力强，满足手指康复训练需求，为手功能损伤患者提供一种更加安全有效的康复训练设备。