CN111537554B - 基于折叠展开法测试复合型电响应高分子材料形状记忆性能的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于折叠展开法测试复合型电响应高分子材料形状记忆性能的装置和方法，所述装置包括加热与冷却模块、折叠变形模块、通电模块、测量模块、实验台移动模块、控制与显示模块。折叠变形模块包括装在试验台上的模具、数个变形压制单元、光电开关，变形压制单元通过步进电机丝杠驱动滑块装在丝杠上下移动，滑块上的压棒用于压弯试样；测量模块的红外热像仪、CCD相机以用于监测试样的温度场和形状记忆效应。所述装置和方法可精确测试电响应高分子材料的自动折叠变形与形状记忆性能，综合表征复合型电响应高分子复杂阵列结构的形状记忆性能。

Description

基于折叠展开法测试复合型电响应高分子材料形状记忆性能 的装置和方法

技术领域

本发明属于电响应高分子材料形状记忆性能测试领域，尤其涉及到一种基于折叠展开法测试复合型电响应高分子材料形状记忆性能的装置和方法。

背景技术

形状记忆高分子材料是一种新型的功能高分子材料，在目前的研究中，形状记忆高分子材料的响应方式主要以热响应为主，但在实际应用中，由于环境的限制，有些时候并不能对形状记忆高分子材料通过直接加热的方法实现形状记忆效应。复合型电响应形状记忆高分子材料由于填充了碳纳米管、纳米银等导电填料，能通过通电产生焦耳热的方式实现形状记忆效应，相比热响应形状记忆高分子材料，复合型电响应形状记忆高分子材料具有易于控制、响应速度快、可远程驱动和形变回复、能在复杂环境下服役等优势，从而扩展了形状记忆高分子材料的应用范围，在传感器、自展开结构和致动装置等领域有很大的应用前景。

现有形状记忆性能的表征方法主要分为拉伸变形法、弯曲变形法(“U”形法、“L”形法)两种，对于热响应形状记忆高分子材料，在材料整体具有均匀温度场且不需要实现复杂形变回复运动的环境下测试，两种方法能较好地反映出材料的形状记忆性能。但考虑到一些特殊的应用领域，比如航空航天领域，材料不仅要实现复杂的远程形变回复运动，其临时状态还要经过折叠压缩以节省空间，这时上述的两种表征方法就不能很好的反映材料的电响应形状记忆性能。而且当复合型电响应形状记忆高分子材料设计成复杂结构用以实现复杂形变回复运动时，电极施加方式、导电填料掺杂的含量以及分布的均匀性等因素会对材料的形状记忆性能产生重要的影响。正负电极均施加在材料的一端时，材料靠近电极的部分产生的焦耳热最多，温度最高，然后热量向远离电极的方向逐渐扩散，温度逐渐降低，形成温度梯度，从而可能造成局部材料由于所处的温度达不到材料的玻璃化转变温度而无法形变回复的现象，进而造成材料局部形状记忆性能的差异；导电填料含量过少，达不到材料的导电阈值(渗滤阈值)，会导致电流产生的焦耳热达不到材料的玻璃化转变温度，材料不能产生形状记忆效应；而导电填料分布不均匀不规则则会导致材料由焦耳热产生的温度场分布不均匀，也会造成复杂结构局部形状记忆性能的差异。

发明内容

针对现有形状记忆性能测试装置和方法应用在复合型电响应高分子材料特别是复杂结构形状记忆性能测试中存在的问题与不足，本发明的目的是：提出一种可实现复合型电响应高分子材料自动折叠变形与形状记忆性能精确测试的装置，进而提出一种可以更加全面地反映出复合型电响应高分子材料复杂阵列结构形状记忆性能的表征方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于折叠变形法测试复合型电响应高分子材料形状记忆性能的装置，其特征在于：包括能够密闭的测试空间、加热与冷却模块、折叠变形模块、通电模块、测量模块、实验台移动模块、控制与显示模块；

加热与冷却模块、折叠变形模块、测量模块均位于测试空间内；

折叠变形模块包括装在实验台上的模具、数个变形压制单元、光电开关，所述变形压制单元由步进电机、丝杠、滑块、转动臂和压棒构成，所述丝杠由步进电机驱动，滑块装在丝杠上、且与丝杠螺纹连接，转动臂装在滑块的一侧，压棒装于转动臂上；所述光电开关位于能够检测滑块所处位置处；

所述通电模块的延伸进入测试空间，为所述电响应高分子材料提供电激励；

所述实验台移动模块与实验台相连，用于调整实验台的位置；

所述测量模块包括红外热像仪、CCD相机以及测试分析软件，用于监测试样的温度场和形状记忆效应；红外热像仪倾斜安装在测试空间内能拍到试样的立体温度场图像的位置，CCD相机水平安装在测试空间前部能拍到试样的侧面变形图像的位置；测试分析软件用来分析处理实验图像与数据。

控制与显示模块包括控制器和显示器，所述控制器与步进电机、光电开关、测量模块、实验台移动模块相连，用于控制各个模块的工作。

进一步地，模具插在实验台的槽里，使模具槽底的切面与实验台的上平面共面，且保证模具能方便拆卸与更换。

进一步地，所述滑块的另一端设置伸长块，用于实现光电开关对滑块位置的检测。

进一步地，通电模块包括直流稳压可调电源、电夹与电线；电线一端连接在直流稳压可调电源的正负极，另一端穿过实验室上的固定管与电夹相连，电夹用于夹住试样进行通电。

进一步地，实验台移动模块包括实验台、滚珠丝杠直线滑台与第四步进电机；实验台通过螺钉安装在由第四步进电机驱动的滚珠丝杠直线滑台上。

进一步地，加热与冷却模块包括空气加热管和风扇式冷却器空气加热管安装在的测试空间中试样的正上方，风扇式冷却器横向安装在测试空间侧壁上。

进一步地，所述测试空间的底部具有容纳实验台移动模块的空间、测试空间的一侧具有容纳通电模块的空间。

基于所述测试复合型电响应高分子材料形状记忆性能的装置的测试复合型电响应高分子材料形状记忆性能的方法，其特征在于，

将复合型电响应高分子板状试样水平放置在模具上，控制器依次逐个启动各个变形压制单元中压下高分子板状试样，配合模具将高分子板状试样压制成为具有数个弯曲单元的形状；然后控制器控制实验台移动模块将实验台连同模具移动到不影响高分子板状试样形状回复的位置；再通过通电模块为高分子板状试样通电，激励高分子板状试样形状回复；在通电后，利用红外热像仪监测高分子板状试样通电后温度场的分布情况，并通过测试分析软件读取并记录试样表面各区域的温度数据；CCD相机监测高分子板状试样的形状恢复过程，并拍摄照片，由测试分析软件分析所拍摄的图像，得到试样的形状记忆性能表征值。

进一步地，试样的厚度为0.1～3mm，通过压制后弯曲成“U”形或者形成具有两个弯曲单元且弯曲半径都为5～20mm的阵列结构，阵列结构中，两个相邻内凹圆弧中心之间的结构为一个弯曲单元，阵列共有三个压制的内凹圆弧，即有两个相邻的弯曲单元。

进一步地，材料整体形状记忆性能的表征值包括：

形状固定率为：

R_f＝[(L-L₁)/(L-L₀)]×100％，

形状回复率为：

R_r＝[(L₂-L₁)/(L-L₁)]×100％，

形状回复速度为：

V_r＝[(L₂-L₁)/T]，

其中，L为材料未压制前初始状态的两端距离，L₀为材料压制成形后折叠状态时的两端距离，L₁为材料在形状固定状态时的两端距离，L₂为材料在形状回复完成状态时的两端距离，T为材料从形状固定状态至形状回复完成状态所需要的时间；

用单元形状回复相似程度S_r来表征材料内部不均匀温度场对局部结构形状记忆性能影响的程度，

S_r＝[(S₂₂-S₁₂)/(S₂₁-S₁₁)]×100％，

其中，S₂₂、S₂₁分别表示材料在形状回复完成状态时两相邻弯曲单元间的距离，S₁₂、S₁₁分别表示材料在形状固定状态时两相邻弯曲单元间的距离。

所述装置可以记录材料一端接电后整体形状记忆性能、局部形状记忆性能、温度场分布图像以及导通电压的大小等实验数据，实验人员可以根据这些数据判断材料焦耳热扩散长度，导电填料的含量、导电填料分布的均匀性等因素对形状记忆性能的影响程度，若实验材料和试样结构存在性能不足，实验人员可以通过调整通电电压、改进材料成分和制备工艺、优化试样结构等方式，有效改善复杂阵列局部结构电响应过程中由于温度场不均匀导致的回复性能差异化现象，以使整体结构获得更优的形状记忆性能。比如，若温度场图像显示材料在较高电压通电下，表面温度还没有达到玻璃化转变温度，则可能是因为导电填料的含量较低，材料内部没有形成连续的导电网络，这种情况下需要实验人员提高导电填料的含量。又如，材料通电后，温度场图像显示材料的温度分布不均匀且无规则，则可能是因为导电填料分布的不均匀引起的，这种情况下就需要改善材料的制备工艺，例如用超声搅拌的方法使导电填料在基体材料中分布的更加均匀。再比如，需要根据材料通电后焦耳热扩散长度优化试样的结构和尺寸，以避免产生局部形状记忆性能的差异。

综上所述，本发明具有如下优点：

1.所提出的表征方法考虑到了复合型电响应高分子材料一端通电后，焦耳热扩散长度、导电填料的含量、导电填料分布的均匀性等因素对材料形状记忆性能产生的影响，兼顾了材料的整体结构和局部结构形状记忆效应，可以更加全面地反映出电响应高分子材料复杂结构的形状记忆性能。

2.所提出的实验装置可实现电响应高分子材料自动折叠变形与形状记忆性能的精确测试，能处理并显示所测得的实验数据。

3.实验人员根据测得的实验数据可以通过调整通电电压、改进材料成分和制备工艺、优化试样结构等方式，有效改善复杂阵列局部结构电响应过程中由于温度场不均匀导致的回复性能差异化现象，以使整体结构获得更优的形状记忆性能。

4.装置既可以对材料采用“U”型弯曲法进行形状记忆性能的测试，又可以对复合型电响应形状记忆材料组成的复杂阵列结构进行形状记忆性能的测试。

附图说明

图1为本发明所述基于折叠变形法测试复合型电响应高分子材料形状记忆性能的原理图，图中加黑的部分表示了一个弯曲单元。

图2是实施例2所述的“U”型弯曲法测试的原理图。

图3是移除前盖板后所述基于折叠变形法测试复合型电响应高分子材料形状记忆性能的装置一实施例的结构图。

图4是移除实验箱、测量模块、控制与显示模块、加热与冷却模块后装置的结构图。

图5是实验台移动模块结构图。

图6滑块的结构图。

图7是移除前盖板和测量模块后的前视图。

其中，1-风扇式冷却器，2-实验箱，3-实验室，4-红外热像仪，5-控制器，6-计算机，7-左室，8-CCD相机，9-下室，10-试样，11-第一光电开关，12-第二光电开关，13-第三光电开关，14-第三丝杠，15-滑块三，16-第三步进电机，17-第二步进电机，18-第一步进电机，19-第二丝杠，20-第一丝杠，21-第二滑块，22-第一滑块，23-直流稳压可调电源，24-固定管，25-电夹，26-实验台移动模块，27-滑台，28-实验台，29-模具，30-第四步进电机，31-滑块伸长块，32-转动臂，33-转动块，34-压棒，35-空气加热管。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例一

本发明所述的基于折叠变形法测试复合型电响应高分子材料形状记忆性能的装置，包括实验箱2、加热与冷却模块、折叠变形模块、通电模块、测量模块、实验台移动模块、控制与显示模块。

实验箱分为左室7、右室3和下室9。其中左室7为通电模块安放室；右室3为实验室，即实验空间，测试时实验室密闭；下室9为实验台移动模块安放室。

加热与冷却模块包括空气加热管35和风扇式冷却器1。空气加热管35安装在实验箱的实验室3的上部，试样10的正上方，保证试样10能均匀受热。风扇式冷却器1横向安装在实验室3的侧壁上，通过风扇转动将热流排出实验箱2。

折叠变形模块包括模具29、数个变形压制单元、光电开关，所述变形压制单元由步进电机、丝杠、滑块、转动臂和压棒构成，所述丝杠由步进电机驱动，滑块装在丝杠上、且与丝杠螺纹连接，转动臂装在滑块的一侧，压棒装于转动臂上；所述光电开关位于能够检测滑块所处位置处。具体的，本实施例中变形压制单元的数量为三个，第一步进电机18、第二步进电机17、第三步进电机16并列竖直安装在实验箱2的后部，并分别与第一丝杠20、第二丝杠19、第三丝杠14通过联轴器连接。第一滑块22、第二滑块21、第三滑块15分别装在第一丝杠20、第二丝杠19、第三丝杠14上。

工作行程时，第一步进电机18、第二步进电机17、第三步进电机16正转，第一滑块22、第二滑块21、第三滑块15在第一丝杠20、第二丝杠19、第三丝杠14上作上下直线运动的滑块向下运动，向下运动的速度为2～6mm/s。回程时，第一步进电机18、第二步进电机17、第三步进电机16反转，第一滑块22、第二滑块21、第三滑块15向上运动，向上运动的速度为8～12mm/s。

第一滑块22、第二滑块21、第三滑块15的朝向试样10的一个侧面上分别装有转动臂32，压棒34端部的转动块33通过螺栓装于转动臂32上，转动块33和压棒34通过螺纹连接。转动转动臂32和转动块33并拧紧螺栓即可实现压棒34的定位。第一滑块22、第二滑块21、第三滑块15的另一个侧面上分别装有伸长块31，伸长块用来触发第一光电开关11、第二光电开关12或第三光电开关13的动作。光电开关为对射式光电开关，感应间距为15mm，安装时，其感应面与模具槽底切面在同一平面上。第一步进电机18、第二步进电机17、第三步进电机16以及第一光电开关11、第二光电开关12、第三光电开关13均与控制器5相连，控制器5结合光电开关用于控制第一步进电机18、第二步进电机17、第三步进电机16的启停，以实现分步下压的目的。

试样10的成形过程为：试样10水平放置在模具29上，控制器5执行编好的程序，控制实验箱2后部三个并列安装的步进电机顺序动作。第一步进电机18启动，在第一丝杠20的转动下，第一滑块22向下运动，压棒34将试样10压入模具29的第一个槽中，到达槽底时，第一滑块22另一端的伸长块33会触碰到第一光电开关11的感应区域，第一光电开关11将信号传输给控制器5，控制器5立即控制第一步进电机18停止转动，同时第二步进电机17开始转动，第二滑块21上的压棒34到达槽底时，触发第二光电开关12的动作，第二步进电机17立即停止转动，第三步进电机16开始转动，当滑块三15上的压棒34到达槽底时，触发第三光电开关13的动作，第三步进电机16立即停止转动。此时，三个滑块上的压棒34都将试样10压在模具29的槽底，固定一段时间后，三台步进电机同时反转，压棒抬34起，试样10压制成形。

通电模块包括直流稳压可调电源23、电夹25与电线。通电时用正负极电夹25夹住试样10的一端，电线穿过实验室3侧壁安装的固定管24与实验箱左室7放置的直流稳压可调电源23正负极相接，通过手动旋转直流稳压可调电源23上的旋钮控制输入电压的大小，可调电压范围为0～100V。

测量模块包括监测试样10温度场的红外热像仪4、监测试样10形状记忆效应的CCD相机8以及测试分析软件。红外热像仪4用来监测试样10通电后温度场的分布情况，并通过测试分析软件读取并记录试样表面各区域的温度数据。CCD相机8用来监测试样10的形状记忆效应，将拍摄的照片传输给计算机6，由测试分析软件分析图像，得到试样的形状记忆性能表征值。

实验台移动模块包括实验台28、滚珠丝杠直线滑台27与步进电机30。模具29安装在实验台28上，实验台28安装在滚珠丝杠直线滑台27上，当由于实验要求，试样10的弯曲半径变化时，更换相应槽底弯曲半径的模具29和相应半径的圆柱压棒34即可满足实验要求。试样10压制成形后，控制器5控制第四步进电机30转动，滑台27朝远离第四步进电机30的方向直线运动一段距离，由于试样10与模具29间产生了相对运动，这时试样10将在模具29的前部、实验台28的上平面上，处于自由状态，然后便可进行通电与形变回复实验。

控制与显示模块包括控制器与计算机6。控制器5控制折叠变形模块对试样10的成形和加热与冷却模块的工作；计算机6与红外热像仪4、CCD相机8实时通讯，传输实验图像。

本实施例中，试样10采用填充纳米银的聚己内酯/聚氨酯丙烯酸酯(PCL/PUA)的复合型电响应形状记忆聚合物板条试样，其尺寸为200mm×20mm×1.5mm。

第一步，先将试样10水平放置在模具29上，用正负两个电夹25夹住试样10的一端。然后调节第一滑块22、第二滑块21、第三滑块15一端用螺栓连接的转动臂32及转动块32，转动转动臂32和转动块33并拧紧螺栓实现压棒34的定位。接着，密闭实验室3，空气加热管35将实验室3内空气加热至70℃。操作计算机6，控制器5执行编好的程序，控制实验箱2后部三个并列安装的步进电机顺序动作对试样10进行折叠变形。第一步进电机18先启动，电机转轴通过联轴器与第一丝杠20联接，在第一丝杠20的正向转动下，第一滑块22向下运动，向下运动的速度为4mm/s，压棒34将试样10压入模具29的第一个槽中，到达槽底时，第一滑块22另一端上的伸长块24会触碰到第一光电开关11的感应区域，第一步进电机18停止转动，同时第二步进电机17开始启动，第二滑块21上的压棒34到达槽底时，触发第二光电开关12的动作，第二步进电机17立即停止转动，同时第三步进电机16开始启动，当第三步进电机16第三滑块15上的压棒34到达槽底时，触发第三光电开关13的动作，第三步进电机16立即停止转动。这时，第一滑块22、第二滑块21、第三滑块15上的压棒34都将试样10压在模具29槽底，试样10固定5分钟后，风扇式冷却器1将实验室3内温度降低至室温，三台步进电机同时反转，压棒34同时抬起，抬起速度为10mm/s，试样10压制成形，如图1中所述的折叠状态，形成具有两个弯曲单元且弯曲半径都为5～20mm的阵列结构，阵列结构中，两个相邻内凹圆弧中心之间的结构为一个弯曲单元，阵列共有三个压制的内凹圆弧，即有两个相邻的弯曲单元。CCD相机8对此时材料折叠状态进行拍照，并传输给计算机6。

第二步，控制器5控制安装在实验室下室9中的第四步进电机30启动，滑台27朝远离第四步进电机30的方向直线运动50mm，由于试样10与模具29间产生了相对运动，这时试样10将在模具29的前部、实验台28的上平面上，处于自由状态，试样10形状固定后，CCD相机8对此时试样10形状固定状态进行拍照，并传输给计算机6，如图1中的形状固定状态。

第三步，通过手动旋转安装在实验室左室7中直流稳压可调电源23上的旋钮控制输入电压的大小，电压按照试样实验顺序从1V至10V每次实验递增1V，通电后的试样10内部产生了不均匀的温度场，达到玻璃化转变温度的部分会产生形变回复，没达到玻璃化转变温度的部分不会产生形变回复。试样10通电后的温度场的变化由红外热像仪4监测，并将图像实时传输至计算机6，形状回复完成后，CCD相机8对此时试样10的状态进行拍照，如图1中的形状回复完成状态，并传输给计算机6。

复合型电响应高分子形状记忆材料中焦耳热扩散产生的温度梯度场、导电填料的含量以及导电填料分布的均匀性等因素会直接影响到材料的形状记忆性能，本发明所述装置可以记录材料通电后的整体形状记忆性能、局部形状记忆性能的表征值和温度场分布图像以及导通电压的大小等实验数据，实验人员可以根据这些数据判断焦耳热扩散长度、导电填料的含量、导电填料分布的均匀性等因素对形状记忆性能的影响程度，若实验材料和试样结构存在性能不足，实验人员可以通过调整通电电压、改进材料成分和制备工艺、优化试样结构等方式，有效改善复杂阵列局部结构电响应过程中由于温度场不均匀导致的回复性能差异化现象，以使整体结构获得更优的形状记忆性能。

第四步，操作测试分析软件对CCD相机8和红外热像仪4传输的图像进行分析，并计算试样整体形状记忆性能的表征值形状固定率R_f、形状回复率R_r、形状回复速度V_r和表征材料内部不均匀温度场或温度梯度场的存在对材料局部形状记忆性能产生影响程度的单元形状回复相似程度S_r。计算公式如下：

形状固定率：

形状回复率：

形状回复速度：

单元形状回复相似程度：

其中，L为材料未压制前初始状态的两端距离，L₀为材料压制成形后折叠状态时的两端距离，L₁为材料在形状固定状态时的两端距离，L₂为材料在形状回复完成状态时的两端距离，T为材料从形状固定状态至形状回复完成状态所需要的时间；S₂₂、S₂₁分别表示材料在形状回复完成状态时两相邻弯曲单元间的距离，S₁₂、S₁₁分别表示材料在形状固定状态时两相邻弯曲单元间的距离。

实施例二

本实施例中，试样采用填充碳纳米管的乙烯-醋酸乙烯共聚物/聚(ε-己内酯)复合型电响应形状记忆聚合物，其尺寸为70mm×20mm×1.5mm。

第一步，先将试样10水平放置在模具29上，用正负极两个电夹25夹住试样10的一端。然后调节第一滑块22一端用螺栓连接的关节型压棒定位机构，转动转动臂32和转动块33并拧紧螺栓实现压棒34的定位。接着，密闭实验室3，空气加热管35将实验室3内空气加热至60℃。操作计算机6，控制器5执行编好的程序，控制实验箱2后部安装的第一步进电机18动作对试样10进行弯曲变形。第一步进电机18启动，电机转轴通过联轴器与第一丝杠20联接，在第一丝杠20的正向转动下，第一滑块22向下运动，向下运动的速度为4mm/s，压棒34将试样10压入模具29的第一个槽中，到达槽底时，第一滑块22另一端上的伸长块24会触碰到第一光电开关11的感应区域，第一步进电机18停止转动，试样10压制成“U”形，如图2所示的折叠状态。试样10固定5分钟后，风扇式冷却器1将实验室3内温度降低至室温，第一步进电机18反转，压棒34抬起，抬起速度为10mm/s。CCD相机8对此时材料折叠状态进行拍照，如图2所示的形状固定状态，并传输给计算机6。

第二步，控制器5控制安装在实验室下室9中的第四步进电机30启动，滑台27朝远离第四步进电机30的方向直线运动50mm，由于试样10与模具29间产生了相对运动，这时试样10将在模具29的前部、实验台28的上平面上，处于自由状态，试样10形状固定后，CCD相机8对此时试样10形状固定状态进行拍照，并传输给计算机6。

第三步，通过手动旋转安装在实验室左室7中直流稳压可调电源23上的旋钮控制输入电压的大小，电压按照试样实验顺序从10V至70V每次实验递增10V，通电后的试样10产生了焦耳热，达到玻璃化转变温度后会发生形变回复。试样10通电后的温度场的变化由红外热像仪4监测，并将图像实时传输至计算机6，形状回复完成后，CCD相机8对此时试样10的状态进行拍照，如图2所示的形状回复完成状态，并传输给计算机6。

第四步，操作测试分析软件对CCD相机8和红外热像仪4传输的图像进行分析，并计算试样10形状记忆性能的表征值形状固定率R_f、形状回复率R_r和形状回复速度V_r。计算公式如下：

形状固定率：

形状回复率：

形状回复速度：

其中，θ_fix为试样10的形状固定角，θ_recover为试样10的形状回复角，T为试样10的形状回复时间。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.基于折叠变形法测试复合型电响应高分子材料形状记忆性能的装置，其特征在于：包括能够密闭的测试空间、加热与冷却模块、折叠变形模块、通电模块、测量模块、实验台移动模块(26)、控制与显示模块；

加热与冷却模块、折叠变形模块、测量模块均位于测试空间内；

折叠变形模块包括装在实验台(28)上的模具(29)、数个变形压制单元、光电开关，所述变形压制单元由步进电机、丝杠、滑块、转动臂和压棒构成，所述丝杠由步进电机驱动，滑块装在丝杠上、且与丝杠螺纹连接，转动臂装在滑块的一侧，压棒装于转动臂上；所述光电开关位于能够检测滑块所处位置处；

所述通电模块的延伸进入测试空间，为所述电响应高分子材料提供电激励；

所述实验台移动模块(26)与实验台(28)相连，用于调整实验台(28)的位置；

所述测量模块包括红外热像仪(4)、CCD相机(8)以及测试分析软件，用于监测试样的温度场和形状记忆效应；红外热像仪(4)倾斜安装在测试空间内能拍到高分子板状 试样(10)的立体温度场图像的位置，CCD相机(8)水平安装在测试空间前部能拍到高分子板状 试样(10)的侧面变形图像的位置；测试分析软件用来分析处理实验图像与数据；

控制与显示模块包括控制器和显示器，所述控制器与步进电机、光电开关、测量模块、实验台移动模块(26)相连，用于控制各个模块的工作。

2.根据权利要求1所述的测试复合型电响应高分子材料形状记忆性能的装置，其特征在于，模具(29)插在实验台(28)的槽里，使模具(29)槽底的切面与实验台(28)的上平面共面，且保证模具(29)能方便拆卸与更换。

3.根据权利要求1所述的测试复合型电响应高分子材料形状记忆性能的装置，其特征在于，所述滑块的另一端设置伸长块，用于实现光电开关对滑块位置的检测。

4.根据权利要求1所述的测试复合型电响应高分子材料形状记忆性能的装置，其特征在于，通电模块包括直流稳压可调电源(23)、电夹(25)与电线；电线一端连接在直流稳压可调电源(23)的正负极，另一端穿过实验室(3)上的固定管(24)与电夹相连，电夹(25)用于夹住高分子板状 试样(10)进行通电。

5.根据权利要求1所述的测试复合型电响应高分子材料形状记忆性能的装置，其特征在于，实验台移动模块(26)包括实验台(28)、滚珠丝杠直线滑台(27)与第四步进电机(30)；实验台(28)通过螺钉安装在由第四步进电机(30)驱动的滚珠丝杠直线滑台(27)上。

6.根据权利要求1所述的测试复合型电响应高分子材料形状记忆性能的装置，其特征在于，加热与冷却模块包括空气加热管(35)和风扇式冷却器(1)，空气加热管(35)安装在的测试空间中高分子板状 试样(10)的正上方，风扇式冷却器(1)横向安装在测试空间侧壁上。

7.根据权利要求1所述的测试复合型电响应高分子材料形状记忆性能的装置，其特征在于，所述测试空间的底部具有容纳实验台移动模块(26)的空间、测试空间的一侧具有容纳通电模块的空间。

8.基于权利要求1所述测试复合型电响应高分子材料形状记忆性能的装置的测试复合型电响应高分子材料形状记忆性能的方法，其特征在于，

将复合型电响应高分子板状试样(10)水平放置在模具(29)上，控制器(5)依次逐个启动各个变形压制单元压下高分子板状试样(10)，配合模具(29)将高分子板状试样(10)压制成为具有数个弯曲单元的形状；然后控制器(5)控制实验台移动模块(26)将实验台(28)连同模具(29)移动到不影响高分子板状试样(10)形状回复的位置；再通过通电模块为高分子板状试样(10)通电，激励高分子板状试样(10)形状回复；在通电后，利用红外热像仪(4)监测高分子板状试样(10)通电后温度场的分布情况，并通过测试分析软件读取并记录试样表面各区域的温度数据；CCD相机(8)监测高分子板状试样(10)的形状恢复过程，并拍摄照片，由测试分析软件分析所拍摄的图像，得到试样的形状记忆性能表征值。

9.根据权利要求8所述测试复合型电响应高分子材料形状记忆性能的方法，其特征在于，高分子板状 试样(10)的厚度为0.1～3mm，通过压制后弯曲成“U”形或者具有两个弯曲单元且弯曲半径都为5～20mm的阵列结构，阵列结构中，两个相邻内凹圆弧中心之间的结构为一个弯曲单元，阵列共有三个压制的内凹圆弧，即有两个相邻的弯曲单元。

10.根据权利要求8所述测试复合型电响应高分子材料形状记忆性能的方法，其特征在于，材料整体形状记忆性能的表征值包括：

形状固定率为：

R_f＝[(L-L₁)/(L-L₀)]×100％，

形状回复率为：

R_r＝[(L₂-L₁)/(L-L₁)]×100％，

形状回复速度为：

V_r＝[(L₂-L₁)/T]，

其中，L为材料未压制前初始状态的两端距离，L₀为材料压制成形后折叠状态时的两端距离，L₁为材料在形状固定状态时的两端距离，L₂为材料在形状回复完成状态时的两端距离，T为材料从形状固定状态至形状回复完成状态所需要的时间；

用单元形状回复相似程度S_r来表征材料内部不均匀温度场对局部结构形状记忆性能影响的程度，

S_r＝[(S₂₂-S₁₂)/(S₂₁-S₁₁)]×100％，

其中，S₂₂、S₂₁分别表示材料在形状回复完成状态时两相邻弯曲单元间的距离，S₁₂、S₁₁分别表示材料在形状固定状态时两相邻弯曲单元间的距离。

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