电活性聚合物PVC凝胶材料的3D直写打印工艺

鉴于电活性聚合材料PVC凝胶具有驱动电压低、且具有弯曲和拉压变形的双重能力,有望满足软体机器人个性化与结构复杂设计需求,将直写打印技术与材料的成型制备方法结合起来,研究了PVC凝胶的打印工艺.首先,配置了不同浓度的打印墨水,测试了不同浓度打印墨水的流变性能用以表征其可打印性,结果表明配置的PVC凝胶打印墨水整体表现为剪切变稀性质,具有较强的可打印性,其中质量比为聚氯乙烯(PVC)∶己二酸丁二酯(DBA)∶四氢呋喃(THF)=1∶4∶12.5的溶液用于打印具有固化速度快,易于挤出的特点.然后,通过单点成线试验,发现打印参数为:挤出流量为0.02 mL/min,扫描速度为36 mm/s时,成线精度可以达到0.15mm.在此基础上,进行三维叠加打印试验,实现了波纹状、网状、鱼鳞状PVC凝胶结构的3D打印.采用3层鱼鳞状PVC凝胶结构做成叠层,给该结构施加700V方波电压时,其上下振动位移达到0.21mm;施加900V方波电压时,其驱动力为1.18 N,为自身重量的21倍.试验结果表明:直写打印制备出来的PVC凝胶材料驱动性能良好,表明打印工艺的可行性.