技术领域
[0001] 本发明涉及一种双向压缩管状形状记忆复合结构及其制备方法、伸缩管，具体适用于一种双向可压缩回复型的管状形状记忆复合材料，提高形状记忆复合材料的回复性能。
相关背景技术
[0002] 形状记忆材料是一种能够通过物理或者化学方法改变其形状，并在受到外界刺激时恢复到原始形状的特殊材料，其具有很强的可塑性和可逆性，广泛应用于医疗器械、机械工程、航空航天及电子设备等领域，相较于传统的形状记忆聚合物，形状记忆复合材料中的纤维增强材料可以提供优异的力学性能和耐腐蚀性能，所以其机械强度高、模量高、使用寿命长。
[0003] 目前常见的形状记忆复合材料多为板材，其极大程度上限制了形状记忆复合材料的应用范围，在航空航天领域，在太阳帆展开等操作中需要用到管状形状记忆复合材料。
[0004] 目前已有的形状记忆复合材料专利如：CN115654052 A公开了一种压缩型管状形状记忆复合结构及其制造方法，采用管状针织物以及螺旋形高性能纱线对形状记忆材料进行增强。虽然这种管状形状记忆复合材料相比板材拥有回弹力高，形状回复率高，但其仍存在以下缺陷：由于其结构上的限制，只能实现径向上的压缩可回复，无法实现轴向上的压缩可回复，因此无法实现径向、轴向双向压缩可回复形状记忆变形。
具体实施方式
[0040] 以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0041] 一种双向压缩管状形状记忆复合结构，所述形状记忆复合结构包括：波纹管状编织体1及形状记忆包覆体2；
[0042] 所述波纹管状编织体1为中空波纹管形针织物，所述形状记忆包覆体2填充于波纹管状编织体1的内部间隙及内、外表面，所述形状记忆包覆体2随波纹管状编织体1的内外轮廓包覆；
[0043] 所述波纹管状编织体1包括同轴设置的一个或多个首尾相接的膨胀短管编织单元11，所述膨胀短管编织单元11为中部径向向外膨胀的短管结构。
[0044] 所述波纹管状编织体1采用循环变化加减针编织工艺制备，相邻膨胀短管编织单元11编织为一体化编织的波纹管状编织体1。
[0045] 所述波纹管状编织体1上沿径向膨胀部分为波峰，所述波纹管状编织体1上沿径向收缩部分为波谷，波纹管状编织体1上波峰与波谷交替出现。
[0046] 所述波纹管状编织体1上波峰处半径与波谷处半径比为1.2：1至4：1，所述膨胀短管编织单元11的长度为0.5‑2CM。
[0047] 所述波纹管状编织体1上波峰处的针织线圈12密度为25‑35针/5CM，波纹管状编织体1上波谷处的针织线圈12密度为15‑25针/5CM，各个所述针织线圈12的针织密度从波峰处到波谷波峰处逐渐减小。
[0048] 所述波纹管状编织体1通过60～240tex的纤维材料制成。
[0049] 一种双向压缩管状形状记忆复合结构的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0050] 步骤一、编织，调节针织横机上起针三角的参数进而调节编织的横向针织密度、纵向针织密度以及编织形状，采用60～240tex的纤维在针织横机上通过循环变化加减针编织工艺一体化编织中空的得到波纹管状编织体1，当波纹管状编织体1编织完成后，进入步骤二；
[0051] 步骤二、预处理，选择与波纹管状编织体1轴向波纹尺度相匹配的空心硅胶波纹管作为内部支撑模具，在空心硅胶波纹管中填充作为支撑的高温胶，当高温胶凝固后，在支撑模具外表面均匀涂抹脱模剂，并将波纹管状编织体1紧密套在内部支撑模具上，在内部支撑模具波谷各放置一个导流管，两个导流管中分别垂直插入排气管与注入管，最后使用抗高温真空袋进行密封处理，此时真空辅助树脂传递装置制作完成，进入步骤三；
[0052] 步骤三、注胶，将真空辅助树脂传递装置设置于0.01～0.06MPa的真空负压环境中，同时通过注入管将形状记忆聚合物从注入管注入真空辅助树脂传递装置，直到排气管上溢出的形状记忆聚合物均匀且无气泡，此时注胶完成，进入步骤四；
[0053] 步骤四、热处理，将注胶完成的真空辅助树脂传递装置放入烘箱中，在110℃～170℃环境下保温4～10h，保温结束后，将双向压缩管状形状记忆复合结构冷却至室温并完成固化，此时去除抗高温真空袋及内部支撑模具得到双向压缩管状形状记忆复合结构。
[0054] 一种形状记忆伸缩管，所述形状记忆伸缩管包括所述的状记忆复合结构及加热装置3，所述形状记忆复合结构的波纹管状编织体1含有多个依次首尾相接膨胀短管编织单元11形成一体化结构；
[0055] 所述形状记忆复合结构内设置有加热装置3，所述加热装置3包括上加热棒组31和下加热棒组32，所述上加热棒组31和下加热棒组32沿同一圆周设置，所述上加热棒组31和下加热棒组32均与波纹管状编织体1的波谷处的内壁相接触，所述上加热棒组31和下加热棒组32用于所述的形状记忆复合结构使其回复形状。
[0056] 一种可模块化设置的形状记忆系统，所述形状记忆系统包括多个所述的状记忆伸缩管，所述形状记忆伸缩管固定于两块固定座4之间，所述两块固定座4之间这件的形状记忆伸缩管呈单列式排列或矩阵式排列。
[0057] 所述形状记忆伸缩管的外圆周处设置有同样具有上加热棒组31和下加热棒组32的加热装置3。
[0058] 本发明的原理说明如下：
[0059] 本发明利用高性能纱线编织的管状针织物与形状记忆聚合物复合，使其具有特殊的波纹结构，实现了管状形状记忆复合材料双向可压缩恢复性能，大幅度增加了形状记忆复合材料的回复力，缩短回复时间，提高了形状记忆复合材料的综合力学性能；
[0060] 本发明中膨胀短管编织单元11波峰的半径为3至5CM，膨胀短管编织单元11波谷的半径为2至4CM。
[0061] 实施例1：
[0062] 参见图1至图5，一种双向压缩管状形状记忆复合结构，所述形状记忆复合结构包括：波纹管状编织体1及形状记忆包覆体2；
[0063] 所述波纹管状编织体1为中空波纹管形针织物，所述形状记忆包覆体2填充于波纹管状编织体1的内部间隙及内、外表面，所述形状记忆包覆体2随波纹管状编织体1的内外轮廓包覆；
[0064] 所述波纹管状编织体1包括同轴设置的一个或多个首尾相接的膨胀短管编织单元11，所述膨胀短管编织单元11为中部径向向外膨胀的短管结构。
[0065] 所述波纹管状编织体1采用循环变化加减针编织工艺制备，相邻膨胀短管编织单元11编织为一体化编织的波纹管状编织体1。
[0066] 所述波纹管状编织体1上沿径向膨胀部分为波峰，所述波纹管状编织体1上沿径向收缩部分为波谷，波纹管状编织体1上波峰与波谷交替出现。
[0067] 所述波纹管状编织体1上波峰处半径与波谷处半径比为1.2：1至4：1，所述膨胀短管编织单元11的长度为0.5‑2CM。
[0068] 所述波纹管状编织体1上波峰处的针织线圈12密度为25‑35针/5CM，波纹管状编织体1上波谷处的针织线圈12密度为15‑25针/5CM，各个所述针织线圈12的针织密度从波峰处到波谷波峰处逐渐减小。
[0069] 所述波纹管状编织体1通过60～240tex的纤维材料制成。
[0070] 实施例2：
[0071] 一种双向压缩管状形状记忆复合结构的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0072] 步骤一、编织，调节针织横机上起针三角的参数进而调节编织的横向针织密度、纵向针织密度以及编织形状，采用60～240tex的纤维在针织横机上通过循环变化加减针编织工艺一体化编织中空的得到波纹管状编织体1，当波纹管状编织体1编织完成后，进入步骤二；
[0073] 步骤二、预处理，选择与波纹管状编织体1轴向波纹尺度相匹配的空心硅胶波纹管作为内部支撑模具，在空心硅胶波纹管中填充作为支撑的高温胶，当高温胶凝固后，在支撑模具外表面均匀涂抹脱模剂，并将波纹管状编织体1紧密套在内部支撑模具上，在内部支撑模具波谷各放置一个导流管，两个导流管中分别垂直插入排气管与注入管，最后使用抗高温真空袋进行密封处理，此时真空辅助树脂传递装置制作完成，进入步骤三；
[0074] 步骤三、注胶，将真空辅助树脂传递装置设置于0.01～0.06MPa的真空负压环境中，同时通过注入管将形状记忆聚合物从注入管注入真空辅助树脂传递装置，直到排气管上溢出的形状记忆聚合物均匀且无气泡，此时注胶完成，进入步骤四；
[0075] 步骤四、热处理，将注胶完成的真空辅助树脂传递装置放入烘箱中，在110℃～170℃环境下保温4～10h，保温结束后，将双向压缩管状形状记忆复合结构冷却至室温并完成固化，此时去除抗高温真空袋及内部支撑模具得到双向压缩管状形状记忆复合结构。
[0076] 实施例3：
[0077] 参见图8，一种形状记忆伸缩管，所述形状记忆伸缩管包括所述的状记忆复合结构及加热装置3，所述形状记忆复合结构的波纹管状编织体1含有多个依次首尾相接膨胀短管编织单元11形成一体化结构；
[0078] 所述形状记忆复合结构内设置有加热装置3，所述加热装置3包括上加热棒组31和下加热棒组32，所述上加热棒组31和下加热棒组32沿同一圆周设置，所述上加热棒组31和下加热棒组32均与波纹管状编织体1的波谷处的内壁相接触，所述上加热棒组31和下加热棒组32用于所述的形状记忆复合结构使其回复形状。
[0079] 实施例4：
[0080] 参见图9至图10，一种可模块化设置的形状记忆系统，所述形状记忆系统包括多个所述的状记忆伸缩管，所述形状记忆伸缩管固定于两块固定座4之间，所述两块固定座4之间这件的形状记忆伸缩管呈单列式排列或矩阵式排列。
[0081] 实施例5：
[0082] 参见图6至图7，为验证膨胀短管编织单元11的形状与结构对管状形状记忆复合结构性能的影响，设置以下五种样品进行对比分析：
[0083] 样品一：所述膨胀短管编织单元11波峰的半径为4CM，所述膨胀短管编织单元11波谷的半径为2.5CM，所述膨胀短管编织单元11的长度为1CM，所述膨胀短管编织单元11采用70tex的玻璃纤维；
[0084] 样品二：所述膨胀短管编织单元11波峰的半径为4CM，所述膨胀短管编织单元11波谷的半径为3CM，所述膨胀短管编织单元11的长度为1CM，所述膨胀短管编织单元11采用70tex的玻璃纤维；
[0085] 样品三：所述膨胀短管编织单元11波峰的半径为4CM，所述膨胀短管编织单元11波谷的半径为3.5CM，所述膨胀短管编织单元11的长度为1CM，所述膨胀短管编织单元11采用70tex的玻璃纤维；
[0086] 样品四：所述膨胀短管编织单元11波峰的半径为4CM，所述膨胀短管编织单元11波谷的半径为3CM，所述膨胀短管编织单元11的长度为1CM，所述膨胀短管编织单元11采用70tex的碳纤维；
[0087] 样品五：所述膨胀短管编织单元11波峰的半径为4CM，所述膨胀短管编织单元11波谷的半径为3CM，所述膨胀短管编织单元11的长度为1CM，所述膨胀短管编织单元11采用70tex的麻纤维；
[0088] 全部五种样品中，所述膨胀短管编织单元11的波峰11的针织线圈密度为30针/5CM，波谷12的针织线圈密度为17针/5CM；
[0089] 测试数据分析：
[0090] 参见图6及图7，通过带温度箱的万能试验机(ETM105D)在高温下分别对样品1、样品2及样品3进行60％的径向压缩以及50％的轴向压缩后测试形状记忆性能，得到如表1中的数据：
[0091] 表1：
[0092]
[0093] 由表1得出：随着波谷处的半径越大，波纹管状形状记忆复合材料轴向回复时间减少，回复力减小，最终回复率增高，径向则反之。
[0094] 参见图6，通过带温度箱的万能试验机(ETM105D)在高温下分别对样品4及样品5进行50％的轴向压缩后测试形状记忆性能，得到如表2中的数据：
[0095] 表2：
[0096]
[0097] 以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
