基于野燕麥麥芒細(xì)胞的仿生自驅(qū)動(dòng)復(fù)合材料制備及其吸濕變形分析

編號(hào)：NMJS08520

篇名：基于野燕麥麥芒細(xì)胞的仿生自驅(qū)動(dòng)復(fù)合材料制備及其吸濕變形分析

作者：劉夢(mèng)云 徐獻(xiàn)忠 劉銘 李晨陽(yáng)

關(guān)鍵詞： 微結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計(jì) 吸濕自驅(qū)動(dòng) 有限元分析 新型復(fù)合材料 扭轉(zhuǎn)變形

機(jī)構(gòu)： 鄭州大學(xué)力學(xué)與安全工程學(xué)院

摘要： 本研究以野燕麥麥芒細(xì)胞為研究對(duì)象,基于其吸濕自驅(qū)動(dòng)行為的內(nèi)在機(jī)理,利用定制的智能水凝膠為基材成功制備出兼具響應(yīng)速率快、形變尺度大等特性的仿生自驅(qū)動(dòng)復(fù)合材料,分析了長(zhǎng)度、吸水時(shí)間和含水率對(duì)其扭轉(zhuǎn)變形的影響,并針對(duì)仿生自驅(qū)動(dòng)復(fù)合材料的吸濕運(yùn)動(dòng)形式和變形結(jié)果進(jìn)行了有限元分析。研究結(jié)果表明:仿生復(fù)合材料的長(zhǎng)度越長(zhǎng),扭轉(zhuǎn)的圈數(shù)就越多,但長(zhǎng)度過長(zhǎng)會(huì)使材料吸濕后因承重過大而彎曲傾斜;吸濕平衡后的長(zhǎng)度基本為吸水前長(zhǎng)度的1.5倍;仿生復(fù)合材料軸向應(yīng)變和扭轉(zhuǎn)角隨含水率的增加呈現(xiàn)不斷增加的趨勢(shì),在整個(gè)含水率變化過程中,仿生材料軸向應(yīng)變及單位長(zhǎng)度扭轉(zhuǎn)角的最大值分別為29.99%、0.057 rad/mm;有限元計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合度較好,有效驗(yàn)證了有限元分析方法的可行性及仿生材料吸濕變形結(jié)果的可靠性。