一種形狀記憶合金復合液態金屬制備可變形機器人的方法
【專利摘要】本發明提供了一種形狀記憶合金復合液態金屬制備可變形機器人的方法，該制備方法包括：a、將鎵、銦、錫三種金屬元素按照一定比例混合均勻，形成熔點為40?60℃的液態金屬；b、將液態金屬中加入一定量的磁性粒子；c、NiTi形狀記憶合金預處理成人形；d、將液態金屬與形狀記憶合金復合，得到形狀記憶合金復合液態金屬制備可變形機器人。該變形機器人在室溫條件下為人形，浸泡到熱水中變為液態并可變形成任意形狀，需要恢復成人形時將形狀記憶合金復合液態金屬材料放入熱水中，經電或磁驅動可重新恢復成人形，該形狀記憶合金復合液態金屬機器人以形狀記憶合金為骨架，以液態金屬為肌肉，真正實現了一個可變形機器人，在新材料、生物醫用等領域、工程等領域都具有重要的應用價值。
【專利說明】
一種形狀記憶合金復合液態金屬制備可變形機器人的方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種形狀記憶合金復合液態金屬制備可變形機器人的方法，屬于新材料技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著近些年來多功能金屬的大量涌現，科學家們對于液態金屬的研究也層出不窮。液態金屬是一種不定型金屬，可看作由正離子流體和自由電子氣組成的混合物。液態金屬中主要含有Ga In 511元素(6&67%，11120.5%，51112.5%體積百分數，個別所含有的成分及比例不同)。在低溫條件下，Ga In Sn元素可以與許多金屬、橡膠、玻璃等物質融合。這使得由Ga In Sn及其合金構成的液態金屬在計算機研究、電氣工程、能源及醫藥領域有廣泛的研究和應用。然而目前對于液態金屬的研究都比較基礎，尚未制備出可變形的液態金屬物體或機器。
[0003]因此，如果能運用形狀記憶合金來作為骨架，以液態金屬為肉，運用外部電場或磁場控制液態金屬的變形，實現一種形狀記憶合金復合液態金屬制備可變形機器人的制備，必將在新材料、生物醫用等領域、工程等領域都具有重要的應用價值。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種形狀記憶合金復合液態金屬制備可變形機器人的方法。
[0005]為達到上述目的，其包括以下步驟:
[0006]a、將鎵、銦、錫三種金屬元素按照一定比例混合均勻，形成熔點為40-60 V的液態金屬；
[0007]b、向步驟a所述的液態金屬中加入磁性納米顆粒或磁性納米顆粒前驅體，得到具有磁性的液態金屬溶液；
[0008]C、將形狀記憶合金預變形處理成人形；
[0009]d、將液態金屬與形狀記憶合金復合，得到所述形狀記憶合金復合液態金屬制備可變形機器人。
[0010]根據本發明所述的制備方法，其特征在于，液態金屬鎵、銦、錫三種金屬的組合;所述鎵、銦、錫三種金屬預先經過稀NaOH處理，且三者的重量比為1-10:1-10:1-10;
[0011]根據本發明所述的制備方法，其特征在于，磁性納米顆粒包括鐵、鈷、鎳三種磁性粒子中的一種或幾種混合，且磁性粒子復合在磷烯表面，以提高磁性粒子在液態金屬中的溶解性，且磁性粒子需經過C02等離子處理，以提高其抗腐蝕性能。優選地，鐵、鈷、鎳三種磁性總計占液態金屬的重量百分比為3-30% ;磁性離子與磷烯的重量百分比為10:1，C02等離子濺射功率為200W，氣體壓強為100-200Pa，濺射時間為30-60min。
[0012]根據本發明所述的制備方法，其特征在于，NiTi形狀記憶合金預處理成人形，在處理過程中，將NiTi形狀記憶合金表面進行H2或Ar等離子處理，等離子濺射功率為200W，氣體壓強為100-200Pa，濺射時間為30-60min，以提高其浸潤性。
[0013]根據本發明所述的制備方法，其特征在于，NiTi形狀記憶合金需在400-600度范圍內在人形磨具中進行保溫處理3小時，以實現其人形的形狀記憶效應。
[0014]根據本發明所述的制備方法，將液態金屬與形狀記憶合金復合，在70度以上的熱水中，利用電場或磁場驅動得到形狀記憶合金復合液態金屬制備可變形機器人。
[0015]與現有技術相比，本發明提供的一種形狀記憶合金復合液態金屬制備可變形機器人的方法具有以下有益效果:
[0016](I)本發明制備的形狀記憶合金復合液態金屬制備可變形機器人，可在80度與室溫之間實現自主變形并可恢復；
[0017](2)本發明制備的形狀記憶合金復合液態金屬制備可變形機器人，可由電場或磁場控制變形；
[0018](3)本發明制備的形狀記憶合金復合液態金屬制備可變形機器人，對紅外及遠紅外線具有較強的光熱效應，可實現激光照射修復。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明的制備的形狀記憶合金復合液態金屬制備可變形機器人的結構示意圖，其中A為液態金屬，B為形狀記憶合金骨架，C為可變形機器人；
[0020]圖2為實施例1制備的形狀記憶合金復合液態金屬制備可變形機器人變形過程圖；[0021 ]圖3為實施例1制備得到的具有磁性的液態金屬的磁性能測量圖；
[0022]圖4為實施例1制備得到的具有磁性的液態金屬的光熱響應性能測量圖。
[0023]圖5為本發明的總體示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為了對本發明的技術特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現結合以下【具體實施方式】及說明書附圖對本發明的技術方案進行以下詳細說明，但不能理解為對本發明的可實施范圍的限定。
[0025]實施例1
[0026]本發明提供了一種形狀記憶合金復合液態金屬制備可變形機器人的方法，該制備方法包括:
[0027]a、將70g鎵、20g銦、1g錫三種金屬元素按照7:2:1混合均勻，形成熔點為50°(:的液態金屬；
[0028]b、向步驟a所述的液態金屬中加入1g Fe與Ig磷稀復合的磁性納米顆粒，磁性離子與磷烯的重量百分比為10:1，然后將磁性粒子經C02等離子濺射處理，功率為200W，氣體壓強為10Pa，濺射時間為30min，得到具有磁性的液態金屬溶液；
[0029]C、將NiTi形狀記憶合金在500°C條件下保溫3小時預變形成人形，并將NiTi形狀記憶合金表面進行H2等離子處理；
[0030]d、將液態金屬與形狀記憶合金復合，在70°C水中利用電場驅動得到所述形狀記憶合金復合液態金屬制備可變形機器人，其結構示意圖如圖1所示。
[0031]對本實施例制備得到的形狀記憶合金復合液態金屬制備可變形機器人的變形與恢復的過程圖，如圖2所示。從圖2中可以看出，原始液態金屬與形狀記憶合金可為任意形狀，當加入熱水后，形狀記憶合金可恢復成人形，液態金屬可附著在形狀記憶合金表面，形成人形，而且液態金屬在遭到破壞之后，經過熱水浸泡可恢復成原形。當需要變形時，將機器人再次放入熱水中，NiTi記憶合金可彎折和保存成任意形狀，液態金屬也可完全變成液態，可在任意形狀容器中保存。
[0032]對本實施例制備得到的具有磁性的液態金屬，其磁性能測量圖如圖3所示，從圖3中可以看出，本實施例制備得到的液態金屬具有明顯的鐵磁信號，可實現磁性控制;在紅外光(980nm)照射下，對本實施例制備得到的液態金屬進行光熱響應性能測試，該液態金屬的光熱響應性能測量圖如圖4所示，從圖4中可以看出，本實施例制備得到的液態金屬在紅外光光照射條件下能夠自主加熱，1000秒后溫度可達50°C以上，這對于此可變形機器人的自主恢復具有重要意義。
[0033]實施例2
[0034]本發明提供了一種形狀記憶合金復合液態金屬制備可變形機器人的方法，該制備方法包括:
[0035]a、將50g鎵、40g銦、1g錫三種金屬元素按照5:4:1混合均勻，形成熔點為60°C的液態金屬；
[0036]b、向步驟a所述的液態金屬中加入1g Ni與Ig磷稀復合的磁性納米顆粒，磁性離子與磷烯的重量百分比為10:1，然后將磁性粒子經C02等離子濺射處理，功率為200W，氣體壓強為200Pa，濺射時間為60min，得到具有磁性的液態金屬溶液；
[0037]C、將NiTi形狀記憶合金在600°C條件下保溫3小時預變形成人形，并將NiTi形狀記憶合金表面進行Ar等離子處理；
[0038]d、將液態金屬與形狀記憶合金復合，在80°C水中利用電場驅動得到所述形狀記憶合金復合液態金屬制備可變形機器人。
【主權項】
1.一種形狀記憶合金復合液態金屬制備可變形機器人的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: a、將鎵、銦、錫三種金屬元素按照一定比例混合均勻，形成熔點為40-60°C的液態金屬； b、向步驟a所述的液態金屬中加入磁性納米顆粒或磁性納米顆粒前驅體，得到具有磁性的液態金屬溶液； c、將形狀記憶合金預變形處理成人形； d、將液態金屬與形狀記憶合金復合，得到所述形狀記憶合金復合液態金屬制備可變形機器人。2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，液態金屬鎵、銦、錫三種金屬的組合；所述鎵、銦、錫三種金屬預先經過稀NaOH處理，且三者的重量比為1-10:1-10:1-10。3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，磁性納米顆粒包括鐵、鈷、鎳三種磁性粒子中的一種或幾種混合，且磁性粒子復合在磷烯表面，以提高磁性粒子在液態金屬中的溶解性，且磁性粒子需經過C02等離子處理，以提高其抗腐蝕性能。4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，NiTi形狀記憶合金預處理成人形，在處理過程中，將NiTi形狀記憶合金表面進行H2或Ar處理，以提高其浸潤性。5.根據權利要求1或4所述的制備方法，其特征在于，NiTi形狀記憶合金需在400-600度范圍內在人形磨具中進行保溫處理，以實現其人形的形狀記憶效應。6.根據權利要求1所述的制備方法，將液態金屬與形狀記憶合金復合，在70度以上的熱水中，利用電場或磁場驅動得到形狀記憶合金復合液態金屬制備可變形機器人。
【文檔編號】C22C30/04GK105904470SQ201610439404
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月20日
【發明人】張苡銘
【申請人】張苡銘