三维编织复合材料磁热驱动形状记忆行为

缪宇; 孙宝忠; 顾伯洪; 张威

doi:10.19886/j.cnki.dhdz.2025.0185

东华大学学报（自然科学版） ›› 2026, Vol. 52 ›› Issue (3) : 24 -30. DOI: 10.19886/j.cnki.dhdz.2025.0185

三维编织复合材料磁热驱动形状记忆行为

缪宇, 孙宝忠, 顾伯洪, 张威

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摘要

磁驱动三维编织形状记忆复合材料（SMPCs）结合远程磁响应与大变形能力，在智能材料领域展现出广阔应用前景。为探究编织结构与磁性颗粒质量分数对材料形状记忆行为的协同效应，本研究采用熔融挤出工艺制备Fe₃O₄/形状记忆聚氨酯（SMPU）-连续碳纤维（CCF）芯壳复合长丝，通过三维编织技术与热压成型工艺制备不同编织角（15°、25°、35°）及不同Fe₃O₄质量分数（3%、6%、9%）下的磁驱动SMPCs。基于形状记忆试验来分析材料形状记忆性能。结果表明：在热驱动条件下，Fe₃O₄质量分数从3%提升至9%,材料形状回复时间由39 s缩短至25 s,所有样品形状回复率均超过90%。在磁驱动条件下，3%-15°样品在磁场强度为4.53 mT时形状回复时间仅为45 s,比磁场强度为3.02 mT时减少62.5%。较小编织角和较高Fe₃O₄质量分数展现出更快的回复速度与更高的形状回复率。9%-15°样品在磁场强度为4.53 mT时13 s即可完成回复，形状回复率高达98.6%。合理设计编织结构与Fe₃O₄质量分数，可对SMPCs形状记忆行为进行有效调控，为开发远程控制智能器件提供理论支撑。