【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及液晶聚合物的增材制造，尤其涉及一种液晶聚合物的高取向4d打印装置和应用。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、4d打印是指在3d打印获得的三维物体上附加第四个时间维度，使通过3d打印技术得到的结构可在不同的时间中收到外界刺激，而发生结构或者形状变化的打印方法。其能够直接在物料当中内置材料和结构的变形设计，使物体自动组装构型，达成从产品设计到制造和装配的一步化融合。4d打印也是制作软体机器人的最佳方式之一，可以快速生产出各种特殊的立体结构，并在外界的刺激下实现丰富的驱动功能。
3、液晶(lc)是从固态到流体转变过程中存在的取向有序的流体中间态，而液晶聚合物是一种交联程度适中的聚合物，同时具备液晶材料的取向性，又拥有普通高分子材料的弹性性能。实现取向的方法包括表面摩擦、电场和磁场、光对准等。通过电场和磁场来取向液晶聚合物的方法因需要较大场强而使用较少。申请公布号为cn114670439a的专利(一种摩擦定向的dlp液晶弹性体4d打印装置、方法及控制变形策略)公开了一种利用摩擦调整液晶弹性体取向的方法，通过材料成型头与材料成型池相互摩擦产生剪切力从而使得液晶产生定向，但由于其摩擦方向包括多个方向，介晶定向程度不高。申请公布号为cn116288796a的专利(超细取向液晶弹性体纤维、连续高速加工制备方法和应用)公开了一种利用牵引拉伸调整液晶弹性体取向的方法，但其只
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种液晶聚合物的高取向4d打印装置和应用，利用高的长径比的管道调整管道内液晶基元的取向度，实现高取向度液晶聚合物的制备。
2、为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
3、本专利技术提供了一种液晶聚合物的高取向4d打印装置，包括：墨水挤出系统、紫外线照射系统、打印平台和打印路径控制系统；
4、所述墨水挤出系统包括针筒和安装在针筒下方打印针头；所述针筒内部包括墨水容腔和长径比为50-500的挤出孔道，挤出孔道为直线型或螺旋形，此处挤出孔道长度指的是直线或螺旋的总长度，其中螺旋设计可以进一步延长挤出孔道，所述挤出孔道的下端连接有打印针头，所述打印针头的内径与与挤出孔道的内径相同，所述挤出孔道的内径为0.1-0.45mm；
5、所述紫外线照射系统包括安装于针筒上的随动紫外灯，和安装于所述打印平台的上的高强紫外灯；
6、所述打印路径控制系统用于使打印墨水按照设定的打印路径，挤出在所述打印平台上。
7、可选的，所述针筒外侧安装有加热装置，用于加热所述墨水容腔和挤出孔道内部的打印墨水。
8、可选的，所述挤出孔道在针筒中呈直线设置，连通墨水容腔和打印针头，或者，挤出孔道在针筒中呈螺旋分布，连通墨水容腔和打印针头。
9、可选的，所述挤出孔道和打印针头的的内部孔道光滑，没有折角，使打印墨水能够沿顺滑的孔道挤出；
10、可选的，所述挤出孔道和打印针头的内部有膛线，膛线为沿挤出方向设置的连续直线或曲线，膛线在液晶单体的移动过称中，更利于液晶基元取向的统一，没有折角。
11、可选的，所述随动紫外灯安装在打印针头的侧方，用于使光固化打印墨水初步固化；优选的，随动紫外灯的照射强度为6-12mw·cm-2。
12、可选的，所述打印平台包括透光打印台，所述高强紫外灯安装在透光打印台的上方和下方，用于在上下两个方向照射透光打印台上的光固化打印墨水；优选的，高强紫外灯的照射强度为25-35mw·cm-2。
13、可选的，所述墨水挤出系统包括气压挤出装置，气压挤出装置包括气泵，气泵通过管道连通墨水容腔，用于在墨水容腔的打印墨水的上界面施加气压，使打印墨水沿挤出孔道和打印针头挤出在打印平台上；优选的，所述施加气压的范围为0.1mpa-2.3mpa。
14、可选的，所述打印路径控制系统包括机械臂，所述机械臂上安装有针筒，能够沿设定的路径移动，使从打印针头中挤出的打印墨水沿设定的路径挤出于打印平台上。
15、第二方面，上述液晶聚合物的高取向4d打印装置在液晶聚合物的高取向4d打印的应用，液晶聚合物的高取向4d打印装置适用于：粘度为2×102～5×106mpa.s的打印墨水，打印墨水中包含的液晶单体的长径比范围为3.2-5.1。
16、本专利技术的有益效果如下：
17、1.本专利技术提供了一种液晶聚合物的高取向4d打印装置和应用，在墨水直写打印过程使用较细的针头和较长的挤出孔道，挤出孔道和打印针头的内部有膛线，膛线为连续直线或曲线，可以增大挤出过程中墨水受到的侧壁的摩擦力，更利于液晶基元取向，使打印墨水中的液晶基元在挤出过程中取向趋于一致，提高了液晶基元的取向度，获得的液晶聚合物的取向度可达0.7以上。
18、2.本专利技术包括针筒外侧的加热装置、随动紫外灯和高强紫外灯，与液晶聚合物的反应过程相一致，加热装置使含有液晶单体的打印墨水发生齐聚反应，能够顺利在挤出孔道中提高取向度，随动紫外灯使打印墨水发生初步固化形成具有一定强度的整体，并能够与在后打印出的墨水互相粘结，高强紫外灯使打印墨水发生整体固化，提高其整体强度，获得强度高的液晶弹性体产品。在不同的打印阶段控制打印墨水的反应程度，使其具有与打印成型装置与打印工艺相适应的理化性质，成型精度高。
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1.一种液晶聚合物的高取向4D打印装置，其特征在于，包括：墨水挤出系统、紫外线照射系统、打印平台和打印路径控制系统；
2.根据权利要求1所述的液晶聚合物的高取向4D打印装置，其特征在于，针筒上安装有加热装置，用于加热所述墨水容腔和挤出孔道内部的打印墨水；
3.根据权利要求1所述的液晶聚合物的高取向4D打印装置，其特征在于，挤出孔道在针筒中呈直线设置，连通墨水容腔和打印针头；
4.根据权利要求1所述的液晶聚合物的高取向4D打印装置，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的液晶聚合物的高取向4D打印装置，挤出孔道的总长度为0.5cm-22.5cm。
6.根据权利要求1所述的液晶聚合物的高取向4D打印装置，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的液晶聚合物的高取向4D打印装置，其特征在于，打印平台包括透光打印台，打印墨水挤出在透光打印台上，高强紫外灯安装在透光打印台的上方和下方；可选的，高强紫外灯的照射强度为25-35mw·cm-2。
8.根据权利要求1所述的液晶聚合物的高取向4D打印装置，其特征在于，所述
9.根据权利要求1所述的液晶聚合物的高取向4D打印装置，其特征在于，打印路径控制系统包括机械臂，机械臂上安装有针筒，能够沿设定的路径移动，使从打印针头中挤出的打印墨水沿设定的路径挤出于打印平台上。
10.一种如权利要求1-9任一所述的液晶聚合物的高取向4D打印装置在液晶聚合物的高取向4D打印的应用，其特征在于，适用于：粘度为2×102-5×106mPa.s的打印墨水，打印墨水中包含的液晶单体的长径比范围为3.2-5.1。
...【技术特征摘要】
1.一种液晶聚合物的高取向4d打印装置，其特征在于，包括：墨水挤出系统、紫外线照射系统、打印平台和打印路径控制系统；
2.根据权利要求1所述的液晶聚合物的高取向4d打印装置，其特征在于，针筒上安装有加热装置，用于加热所述墨水容腔和挤出孔道内部的打印墨水；
3.根据权利要求1所述的液晶聚合物的高取向4d打印装置，其特征在于，挤出孔道在针筒中呈直线设置，连通墨水容腔和打印针头；
4.根据权利要求1所述的液晶聚合物的高取向4d打印装置，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的液晶聚合物的高取向4d打印装置，挤出孔道的总长度为0.5cm-22.5cm。
6.根据权利要求1所述的液晶聚合物的高取向4d打印装置，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的液晶聚合物的高取向4d打印装置，其特征在于，打印平台包括透光打印台，打印墨水挤出在透光打印台上...
【专利技术属性】
技术研发人员：翟飞，王晓龙，魏弘瑞，王鹏，姬忠莹，周峰，
申请(专利权)人：烟台先进材料与绿色制造山东省实验室，
类型：发明
国别省市：
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