【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能材料，涉及机械工程、车辆工程和材料科学的交叉领域，尤其是一种仿蒲草叶结构通电自恢复自变色汽车保险杠及其4d打印方法。
技术介绍
1、当前的保险杠设计主要考虑到美观性和行人安全，通常采用塑料材质并喷涂一定颜色的染料，但这种设计在剐蹭或轻微碰撞后很难恢复，影响汽车的整体美观，并且需要更换保险杠外壳。因此需要保险杠不仅具备自恢复能力，还要减少维修或更换的需求。
2、4d打印技术能够在特定条件下（如温度、压力、电流或光照等）使材料发生预设的形状变化或改变其物理性质，如弹性、光学特性或电磁特性，开拓了其在生物医疗和军事工业等领域的应用前景。
3、目前仿生技术强调从自然界生物中汲取灵感，模仿其结构和功能来解决工程问题,其中蒲草的结构提供了优良的抗弯性能，可成为设计新型汽车保险杠的灵感来源。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种仿蒲草叶结构通电自恢复自变色汽车保险杠及其4d打印方法，目的是使保险杠不仅具备自恢复能力，减少维修或更换的需求，还能通过温度控制实现颜色变化，增强汽车外观的动态性和个性化，同时保留了对行人的安全考虑。
2、本专利技术采取的技术方案是，包括保险杠主体层、支撑层和导线，其中内部支撑层采用仿蒲草叶结构，包括叶片单元和叶脉单元，叶片单元内部有多个椭圆镂空，椭圆镂空表面两侧分布叶脉单元，该叶脉单元是一种能够通电自恢复的电阻丝，在通电后可驱动变形区域的自恢复，导线位于保险杠主体层中，包括正极连接端，相邻的叶片单元内的电阻丝通过嵌入
3、所述叶片单元采用变色材料，在受力撞击变形和区域恢复变形时可变色。
4、所述叶脉单元采用导电材料，是一种通电可恢复单元。
5、所述导线有与电源正极连接的正极连接端，与电源负极连接的负极连接端。
6、一种仿蒲草叶结构通电自恢复自变色汽车保险杠的4d打印方法，包括下列步骤：
7、s1，配制感温可逆变色的4d打印材料，配置导电电感变形材料，首先，按比例将这两种材料颗粒分别进行干燥处理以确保质量稳定；然后，将它们分别放入球磨机中进行充分混合，确保各成分均匀分散；混合完成后，取出混合物，分别通过双螺杆挤出机制备出温敏可逆变色和导电电感变形的4d打印材料丝材料；
8、s2，设计仿蒲草叶结构自恢复自动变色汽车保险杠模型，采利用catia软件对仿蒲草叶结构自恢复自变色汽车保险杠进行设计和建模，确保保险杠外形轮廓的准确性和可行性，随后利用闭合曲面完成汽车保险杠模型的建模；
9、s3，对设计好的保险杠模型进行切片处理，并将其保存为stl格式，以便输入到4d打印系统中进行后续加工；
10、s4，启动异质材料的熔丝沉积打印系统，分别采用温敏可逆变色的4d打印材料以及导电电感变形材料的4d打印材料为原材料，将丝状打印材料通过摩擦轮分别送入到打印机两个喷头中，将打印机两个喷头加热至材料的熔融温度以上，使融化的材料分别通过打印头挤出，打印机喷头将两种4d打印材料分别按设定好的路线挤出；
11、s5，在完成一层之后，打印机喷头向上移动一定位移，继续进行下一层的打印，直至最终沉积形成实体模型；
12、s6，印好的实体经冷却硬化后，从打印平台上取下，完成打印过程。
13、所述配制感温可逆变色的4d打印材料，包括聚氨酯96~97份、聚二乙炔基复合材料2~3份，硬脂酰氨1~2份和聚乙酸蜡1~2份。
14、所述配置导电电感变形材料，包括导电pla85~91份和碳纳米管9~15份。
15、所铺设电阻丝的总电阻为r，保险杠两端电压为u，受外力变形时的形变角度为δ，汽车保险杠外壳初始温度为t1，恢复所需时间为δt；
16、则通电δt后，保险杠外壳获得的能量为：
17、q=uiδt （1）
18、汽车保险杠外壳质量为m，比热容为c，保险杠外壳温度的变化量δt为：
19、 （2）
20、由(1)式得：
21、 （3）
22、通电时间δt内，保险杠外壳形变为δ，则对应的恢复变形的平均速率为v为：
23、 （4）。
24、本专利技术利用温敏可逆变色的4d打印材料和可导电的4d打印材料，按照蒲草叶的仿生结构设计保险杠以提高保险杠的抗弯性能。通过异质材料的熔丝沉积打印技术将两种材料成形，实现了保险杠在受力变形后能够自恢复原状，并且可以通过调节温度来改变保险杠的颜色，增强了汽车的美观性和实用性，同时减少了材料浪费，扩展了汽车保险杠的使用环境。
25、本专利技术的优点是旨在提高汽车保险杠的性能和外观特性，以满足现代汽车工业对高性能和多功能材料的需求。具体如下：
26、自恢复性：在受力变形后，保险杠能够通过通电方式迅速恢复至原始形态，提高了汽车的安全性。
27、自变色特性：采用温敏可逆变色材料，保险杠可以根据环境温度或通电控制温度的方式改变颜色，增强了汽车的美观性。
28、仿生设计：模仿蒲草叶的结构，提高了保险杠的抗弯能力，增强了结构的稳定性。
29、节约材料：通过4d打印技术精确控制材料的使用，减少了材料浪费，提高了生产效率。
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1.一种仿蒲草叶结构通电自恢复自变色汽车保险杠，其特征在于：包括保险杠主体层、支撑层和导线，其中内部支撑层采用仿蒲草叶结构，包括叶片单元和叶脉单元，叶片单元内部有多个椭圆镂空，椭圆镂空表面两侧分布叶脉单元，该叶脉单元是一种能够通电自恢复的电阻丝，在通电后可驱动变形区域的自恢复，导线位于保险杠主体层中，包括正极连接端，相邻的叶片单元内的电阻丝通过嵌入保险杠主体层内部的导线依次相连，直至负极连接端。
2.根据权利要求1所述的一种仿蒲草叶结构通电自恢复自变色汽车保险杠，其特征在于：所述叶片单元采用变色材料，在受力撞击变形和区域恢复变形时可变色。
3.根据权利要求1所述的一种仿蒲草叶结构通电自恢复自变色汽车保险杠，其特征在于：所述叶脉单元采用导电材料，是一种通电可恢复单元。
4.根据权利要求1所述的一种仿蒲草叶结构通电自恢复自变色汽车保险杠，其特征在于：所述导线有与电源正极连接的正极连接端，与电源负极连接的负极连接端。
5.如权利要求1~4任一项所述的仿蒲草叶结构通电自恢复自变色汽车保险杠的4D打印方法，其特征在于，包括下列步骤：
<...【技术特征摘要】
1.一种仿蒲草叶结构通电自恢复自变色汽车保险杠，其特征在于：包括保险杠主体层、支撑层和导线，其中内部支撑层采用仿蒲草叶结构，包括叶片单元和叶脉单元，叶片单元内部有多个椭圆镂空，椭圆镂空表面两侧分布叶脉单元，该叶脉单元是一种能够通电自恢复的电阻丝，在通电后可驱动变形区域的自恢复，导线位于保险杠主体层中，包括正极连接端，相邻的叶片单元内的电阻丝通过嵌入保险杠主体层内部的导线依次相连，直至负极连接端。
2.根据权利要求1所述的一种仿蒲草叶结构通电自恢复自变色汽车保险杠，其特征在于：所述叶片单元采用变色材料，在受力撞击变形和区域恢复变形时可变色。
3.根据权利要求1所述的一种仿蒲草叶结构通电自恢复自变色汽车保险杠，其特征在于：所述叶脉单元采用导电材料，是一种通电可恢复单元。
4.根据权利要求1所述的一种仿蒲草叶结构通电自恢复自变色汽车保险杠，其特征在于：所述导线有与电源正...
【专利技术属性】
技术研发人员：张冰，罗宇成，强子哲，杨泽凌，魏衍兵，李桂伟，
申请(专利权)人：张冰，
类型：发明
国别省市：
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