形状记忆聚合物复合材料在空间可展结构中的应用研究.pdf

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1、第２２卷第５期载人航天Ｖｏｌ．２２Ｎｏ．５２０１６年１０月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＯｃｔ．２０１６形状记忆聚合物复合材料在空间可展结构中的应用研究１１２２∗２赵伟，刘立武，兰鑫，刘彦菊，冷劲松（１．哈尔滨工业大学航天学院航天科学与力学系，哈尔滨１５０００１；２．哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所，哈尔滨１５００８０）摘要：传统的机械式可展开结构往往存在机械结构较复杂、质量较大、展开过程易产生振动的缺点，而形状记忆聚合物复合材料具有低成本、低密度、比强度大，展开过程平缓，振动小的特点，这些特点使其成为解决空间可展开结构

2、现在面临问题的一种可能手段。介绍了基于形状记忆聚合物复合材料的空间可展开结构的发展近况，其结构简单、振动小等特点有望使其在未来的航天领域得到更多的应用。关键词：形状记忆复合材料；空间可展开结构；应用研究中图分类号：Ｖ４５文献标识码：Ａ文章编号：１６７４⁃５８２５（２０１６）０５⁃０５９４⁃０８ＳｔｕｄｙｏｎＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＳｈａｐｅ⁃ｍｅｍｏｒｙＰｏｌｙｍｅｒＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｎＳｐａｃｅＤｅｐｌｏｙａｂｌｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ１１２２∗２ＺＨＡＯＷｅｉ，ＬＩＵＬｉｗｕ，ＬＡＮＸｉｎ，ＬＩＵＹａｎｊｕ，ＬＥＮＧＪ

3、ｉｎｓｏｎｇ（１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＨＩＴ），Ｈａｒｂｉｎ１５０００１；２．ＣｅｎｔｅｒｆｏｒＣｏｍｐｏｓｉｔｅＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＨＩＴ），Ｈａｒｂｉｎ１５００８０）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌｄｅｐｌｏｙａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｕｓｕａｌｌｙｈａｖｅｓｕｃｈｄｒａｗｂａｃｋｓａｓｔｈｅ

4、ｃｏｍｐｌｅｘｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅｌａｒｇｅｍａｓｓ，ａｎｄｔｈｅｉｎｅｖｉｔａｂｌｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙｐｏｌｙｍｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｐｏｓｓｅｓｓｍａｎｙａｄｖａｎｔａｇｅｓｌｉｋｅｌｏｗｃｏｓｔ，ｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙ，ｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈ⁃ｗｅｉｇｈｔｒａｔｉｏ，ｓｔｅａｄｙｒｅｃｏｖｅｒｙｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｓｍａｌｌｖｉｂｒａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓｐｏｓｓｉｂｌｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓｔｏｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｔｈ

5、ａｔｃｕｒｒｅｎｔｄｅｐｌｏｙａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｒｅｆａｃｉｎｇ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｒｅｃｅｎｔａｄｖａｎｃｅｓｏｆｄｅｐｌｏｙ⁃ａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂａｓｅｄｏｎｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙｐｏｌｙｍｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｓｉｍｐｌｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎａｎｄｓｍａｌｌｖｉｂｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙｐｏｌｙｍｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｒｅｅｘｐｅｃｔｅｄｔｏｈａｖｅｍｏｒｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｓｐａｃｅｉｎｔｈｅ

6、ｎｅａｒｆｕｔｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｈａｐｅ⁃ｍｅｍｏｒｙｐｏｌｙｍｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；ｄｅｐｌｏｙａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈ合和改性后，形状可随外界条件发生改变的新型１引言［１⁃３］材料。具体而言，形状记忆聚合物在高温、电传统的空间可展开结构正从机械式结构，逐磁、光照、酸碱度等条件下，被赋予一定的初始形渐向重量轻、可靠性高、成本低的新型可展开结构状；当外部条件变化时，可相应地改变初始形状并发展。而形状记忆聚合物（ＳｈａｐｅＭｅｍｏｒｙＰｏｌｙ⁃将之固定使其处于变形态；如果

7、外部环境以特定ｍｅｒ，ＳＭＰｓ）作为一种新型的智能材料，与传统机的方式和规律再次发生改变时，变形态的材料能［４⁃５］械式结构相比，具有密度低，高弹性应变，低成本可逆地恢复至起始态形状，从而完成了一个等特点，已逐渐成为研究热点。“记忆起始态—固定变形态—恢复起始态”的变形状记忆聚合物是一种通过对其进行分子组形循环（如图１）。收稿日期：２０１５⁃０９⁃０６；修回日期：２０１６⁃０４⁃１９基金项目：国家自然科学基金（１１２２５２１１，１１２７２１０６）作者简介：赵伟（１９９１－），男，博士研究生，研究方向为智能材料和结构。Ｅ⁃ｍａｉ

8、ｌ：ｃｈｅｖａｌｉｅｒ＿ｚｗ＠１６３．ｃｏｍ∗通讯作者：刘彦菊（１９７２－），女，教授，博士生导师，研究方向为智能复合材料和结构。Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｙｊ＿ｌｉｕ＠ｈｉｔ．ｅｄｕ．ｃｎ第５期赵伟，等．形状记忆聚合物复合材料在空间可展结构中的应用研究５９５良好的形状固定性能和形状回复