CN115785731A - 一种3d打印磁响应墨水及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种3D打印磁响应墨水及其制备方法和应用，属于3D打印墨水材料技术领域。本发明所述3D打印磁响应墨水，包含如下重量份的组分：硅橡胶1份、磁性颗粒0.5～6.5份和溶剂0.01～0.3份；所述硅橡胶的粘度范围为1×102Pa·s～2×104Pa·s。本发明所述的3D打印磁响应墨水具有明显剪切变稀行为，具有较好的流变性、触变性和打印精度。本发明所述3D打印磁响应墨水经打印固化后，所得成型件具有优异的力学性能和磁响应特性。
Description
技术领域
本发明属于3D打印墨水材料技术领域，具体涉及一种3D打印磁响应墨水及其制备方法和应用。
背景技术
磁响应柔性复合材料是一种新兴的智能材料，因其结合了磁性材料的磁响应性能和柔性基底的良好机械柔韧性，因此其可以在远程磁场下以多自由度进行可精准形状编程，从而实现快速、可逆、无束缚致动。在设计高功率密度致动器方面，磁响应柔性材料展现出卓越性能。此外，磁响应速度快，可以穿透多种常见材料，如空气、水或人体，实现无障碍致动。因此，磁性复合材料可以在狭小和有限的空间内进行响应致动，在药物输送和微创手术领域显示出独特的应用潜力。这些优异的性能和独特的应用潜力为柔性机器人和生物医学领域开辟了新的方向。
3D打印技术是一种自下而上逐层堆积的制造方法，通过离散-堆积过程，使材料逐点逐层累积叠加形成三维实体结构。其中，墨水直写(DIW)因其精度范围广、材料扩展性强等特点而广泛的应用于智能材料的3D打印。相较于传统模制法等方法，DIW 3D打印技术能够实现磁响应墨水各组分在三维空间中的均匀分布，并且可通过数字化分配、层层堆叠的方式实现精细复杂三维宏观结构的构建，有望解决磁响应墨水的各组分不均匀分布的问题，同时实现复杂三维柔性结构的构建。
要实现利用DIW 3D打印技术来制备磁响应复合材料，3D打印磁响应墨水必须要具有足够高的初始黏度并具备剪切稀化特性，即在受到剪切作用时，其粘度能够明显的降低从而顺利的挤出针头，而当剪切力去除之后黏度迅速恢复初始高值而保持三维形状；另外，磁响应墨水在固化后需要优异的力学性能，以满足磁响应复合材料在使用过程中快速、周期性致动。最后，磁响应墨水的必要条件是具有快速磁响应性能的磁性颗粒。在柔性橡胶基底中，引入磁性颗粒并均匀分布构建磁响应复合材料。磁响应复合材料能够在外部施加磁场下实现电磁能向弹性能、动能和热能，从而使得磁响应机器人实现形状变换、动态运动、运输物体、散发热量和信号传感等功能。因此，开发符合要求的3D打印磁响应墨水对制备磁响应复合材料具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种3D打印磁响应墨水及其制备方法和应用。本发明提供的3D打印磁响应墨水具有明显剪切变稀行为，具有较好的流变性、触变性和打印精度。该3D打印磁响应墨水经打印固化后，所得成型件具有优异的柔韧性能和力学性能。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
第一方面，本发明提供了一种3D打印磁响应墨水，包含如下重量份的组分：硅橡胶1份、磁性颗粒0.5～6.5份和溶剂0.01～0.3份；所述硅橡胶的粘度范围为1×102Pa·s～2×104Pa·s。
优选地，所述磁性颗粒的粒径范围为3～7μm。
本发明所述3D打印磁响应墨水，当所述硅橡胶的粘度处于100Pa·s～20000Pa·s时，能够提供3D打印墨水较高的初始黏度，有利于保持高精度的3D打印结构设计，并且在此状态下磁性颗粒与硅橡胶基体具有较好的相容性。当使用的硅橡胶的粘度过小时，打印到基板的线条会坍塌，难以逐层堆积叠加形成三维实体结构；粘度过大时，与磁性颗粒混合后磁响应墨水会趋向于更大的粘度，打印过程中需要更大的分配气压，甚至会堵塞喷嘴。
磁性颗粒的加入，使硅橡胶基体具有优异的磁响应特性。本发明所述溶剂，可以较好地溶解硅橡胶基体中添加的交联剂，使3D打印磁响应墨水具有适合3D打印的流变性能以及固化速度，防止打印过程墨水快速固化而堵塞打印喷嘴，从而提高磁响应墨水的打印精度和打印速度。同时溶剂使硅橡胶基体与磁性颗粒易于形成质地均匀相，制得的3D打印磁响应墨水具备良好的相容性。
本发明以特定的硅橡胶、磁性颗粒和溶剂配方，以及特定的组分配比制得的所述3D打印磁响应墨水，赋予了3D打印磁响应墨水极高的打印精度，使得最终打印固化的成型件具有优异的力学性能和磁响应特性。硅橡胶与磁性颗粒以特定的比例配合，使得硅橡胶基体与磁性颗粒能够充分分散，制得3D打印磁响应墨水具备良好的稳定性和可打印性。当添加的磁性颗粒过多、橡胶含量较少时，磁性颗粒之间粘接不充分，得到疏松多孔的结构，力学性能下降明显；当磁性颗粒较少时，材料的最大磁感应强度较小，不满足在较弱的磁场中发生明显的致动效果。
优选地，所述3D打印磁响应墨水，包含如下重量份的组分：硅橡胶1份、磁性颗粒3份和溶剂0.15份。
优选地，所述硅橡胶为单组份室温硫化硅橡胶、双组份室温硫化硅橡胶中的至少一种；所述磁性颗粒为铁单质、NdFeB、Fe3O4、Fe2O3、铁硅合金、铁镍合金中的至少一种；所述溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯、丙酮中的至少一种。
优选地，所述硅橡胶为单组份室温硫化硅橡胶；所述磁性颗粒为NdFeB；所述溶剂为二氯甲烷。
优选地，所述单组份室温硫化硅橡胶为单组份室温硫化硅橡胶SI 595CL，所述硅橡胶粘度为1.7×104Pa·s。
发明人通过实验发现，双组份室温硫化硅橡胶Ecoflex 00-10、Ecoflex 00-30、PDMS-S184等因粘度较低无法满足打印要求。
当本发明选用的硅橡胶为单组份室温硫化硅橡胶SI 595CL时，单组份室温硫化硅橡胶SI 595CL具有与生物体相匹配的模量，具有较好的触变性和剪切变稀行为，有利于挤出打印，可以防止打印过程堵塞喷嘴；同时，单组份室温硫化硅橡胶SI 595CL具备较好的高弹性和保真性，在打印挤出后保持形状不变，提高了打印精度，并可以实现三维立体打印或跨度打印而不会坍塌，有利于应用在柔性致动器和柔性机器人领域。
NdFeB是硬磁材料，具有高剩磁的特性，其在达到磁饱和后，即使在没有磁场的情况下也能保持高剩余磁通密度，此外，NdFeB具有高矫顽力，有助于硬磁材料在低于矫顽磁场强度的外加磁场中维持高剩余磁通密度。本发明中磁性NdFeB颗粒的加入，使得硅橡胶基体具有优异的磁响应特性，实现快速磁响应驱动。
本发明中选用溶剂为二氯甲烷时，在混合过程中，可以降低单组份室温硫化硅橡胶的粘度，减缓其固化速度，使得墨水的固化速度与打印速度相匹配，同时促进磁性NdFeB颗粒与基体硅橡胶形成均匀相，提高3D打印磁响应墨水的稳定性，确保墨水的可打印性，提高了打印精度。
第二方面，本发明提供了上述3D打印磁响应墨水的制备方法，包括如下步骤：
(1)将硅橡胶和溶剂混合均匀，得到第一触变性糊状物；
(2)将第一触变性糊状物和磁性颗粒混合均匀，脱泡后得到所述3D打印磁响应墨水。
本发明提供的所述3D打印磁响应墨水的制备方法的制备流程简单、易操作。制得的3D打印磁响应墨水具有明显剪切变稀行为，具有较好的流变性、触变性和打印精度。
本发明所述的混合指硅橡胶基体和溶剂混合均匀即可，第一触变性糊状物和磁性颗粒混合均匀即可，所述脱泡指第一触变性糊状物和磁性颗粒之间没有气泡即可。
优选地，所述混合时间为0.5min～10min，所述脱泡时间为0.5min～2min。
第三方面，本发明提供了上述3D打印磁响应墨水在制备磁响应复合材料中的应用。
优选地，所述磁响应复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、使用上述3D打印磁响应墨水进行3D打印，得到预成型件；
S2、将所得的预成型件施加磁场进行磁化处理，得到磁化预成型件；
S3、将所得的磁化预成型件进行固化处理，得到成型件。
本发明所述的3D打印磁响应墨水在制备磁响应复合材料中的应用，先使用3D打印磁响应墨水进行打印得到预先设计好的结构模型，得预成型件，再通过磁化处理得磁化预成型件，最后固化处理得到成型件复合材料。固化处理过程中使溶剂完全挥发，硅橡胶基体完全固化，最终得到的成型件具有高精度以及优异的力学性能和磁响应特性。
优选地，所述步骤S1中，所述3D打印方式为墨水直写3D打印，所述3D打印的打印分配压力为100kPa～3000kPa，打印速度为0.1mm/s～10mm/s，打印针头直径为0.025mm～1.5mm。
优选地，所述步骤S3中，所述固化处理加热固化处理或自然固化处理；所述加热固化处理的温度为40～100℃，保温时间为2～24h；所述自然固化处理的时间为24～72h。
优选地，所述步骤S3中，所述固化处理为自然固化处理。
在本发明中，当所述3D打印方式为墨水直写3D打印；所述墨水直写3D打印的打印分配压力为1100kPa；所述墨水直写3D打印的打印速度为6mm/s时，本发明提供的3D打印磁响应墨水经打印固化处理后所得成型件中，磁性颗粒均匀分散在基体硅橡胶中。固化后所得成型件的断裂伸长率接近300％，抗拉强度为1.03MPa，拉伸杨氏模量为1.27MPa，弯曲强度为78.06MPa，弯曲模量为160.96MPa。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的3D打印磁响应墨水包含硅橡胶、磁性颗粒、溶剂。其中磁性颗粒使得硅橡胶基体具有磁响应特性，添加溶剂使得3D打印磁响应墨水具有适合3D打印的流变性能以及固化速度，同时使得磁性颗粒能够均匀分散在硅橡胶基体中，防止打印过程墨水快速固化而堵塞打印喷嘴，从而提高磁响应墨水的打印精度和打印速度。
(2)本发明各组分之间能够相互配合，协同作用，当以特定配比搭配时，制得的3D打印磁响应墨水具有明显剪切变稀行为，具有较好的流变性、触变性和打印精度。本发明提供了所述3D打印磁响应墨水的制备方法，该制备方法具有简单、易操作的特点。
(3)本发明将所述3D打印磁响应墨水应用于制备磁响应复合材料时，先使用3D打印磁响应墨水进行3D打印得到预成型件，再通过磁化处理得磁化预成型件，最后固化处理得到成型件。得到的成型件具有高精度以及优异的力学性能和磁响应特性。
附图说明
图1为本发明实施例1和对比例1的打印针筒实物图。
图2为本发明实施例和对比例在常温下的粘度-剪切速率曲线图。
图3为本发明实施例1打印细丝的实物图。
图4为本发明实施例1、实施例2、实施例3和钕铁硼粉末的磁性能图。
图5为本发明实施例1、实施例2和实施例3成型件的表面微观形貌图。
图6为本发明实施例1、实施例2、实施例3、实施例5和对比例1的单轴拉伸应力-应变曲线图。
图7为本发明实施例1和对比例1的成型件的压缩应力-应变曲线图。
图8为本发明实施例1成型件的三点弯曲应力-应变曲线图。
图9为本发明实施例1成型件的3D打印实物图。
图10为本发明实施例1成型件在磁场下的致动效果图。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围及实施方式不限于此。
本发明中，如无特殊说明，本发明所用原料均为市售产品。
实施例1
将1g单组份室温硫化硅橡胶(RTV橡胶)SI 595CL(硅橡胶粘度为1.7×104Pa·s)材料通过胶枪挤入20ml的样品瓶中，然后加入0.15g的二氯甲烷，使用行星式混合仪(ARE-310，THINKY)分散均匀，参数设置为：混合模式30s。然后将混合好的样品移入受氮气保护的手套箱，在手套箱中称取3.0g NdFeB粉末，加入样品瓶中，密封好后从手套箱中取出，使用混合仪将其混合均匀并去除气泡，参数设置为：混合模式5min，去气泡模式1min，得到最终的3D打印磁响应墨水。
将制备好的粘流态墨水从样品瓶中转移到3cc的针筒中，密封好首尾段，放入混合仪中脱泡30s，取出即可打印，如图1所示。将磁响应墨水经100μm的针头打印到洁净的载玻片上，打印分配压力为1100kPa，打印速度为6mm/s，打印得到长条形状(长为20mm、宽为2mm、厚度为1mm)。打印结束后，将预成型件置于充/退磁机(DX-MAG-12C20)的线圈中心，施加磁性材料剩余磁感应强度(剩磁，Br)2倍的强大脉冲磁场。将材料置于室温下固化成型，固化时间为72h，得到成型件。对所得成型件的各项性能进行测试。
实施例2
将1g单组份室温硫化硅橡胶SI 595CL(硅橡胶粘度为1.7×104Pa·s)材料通过胶枪挤入20ml的样品瓶中，然后加入0.15g的二氯甲烷，使用行星式混合仪(ARE-310，THINKY)分散均匀，参数设置为：混合模式30s。然后将混合好的样品移入受氮气保护的手套箱，在手套箱中称取0.5g NdFeB粉末，加入样品瓶中，密封好后从手套箱中取出，使用混合仪将其混合均匀并去除气泡，参数设置为：混合模式5min，去气泡模式1min，得到最终的3D打印磁响应墨水。
将制备好的粘流态墨水从样品瓶中转移到3cc的针筒中，密封好首尾段，放入混合仪中脱泡30s，取出即可打印，如图1所示。将磁响应墨水经100μm的针头打印到洁净的载玻片上，打印分配压力为1100kPa，打印速度为6mm/s，打印得到长条形状(长为20mm、宽为2mm、厚度为1mm)。打印结束后，将预成型件置于充/退磁机(DX-MAG-12C20)的线圈中心，施加磁性材料剩余磁感应强度(剩磁，Br)2倍的强大脉冲磁场。将材料置于室温下固化成型，固化时间为72h，得到成型件。对所得成型件的各项性能进行测试。
实施例3
将1g单组份室温硫化硅橡胶SI 595CL(硅橡胶粘度为1.7×104Pa·s)材料通过胶枪挤入20ml的样品瓶中，然后加入0.15g的二氯甲烷，使用行星式混合仪(ARE-310，THINKY)分散均匀，参数设置为：混合模式30s。然后将混合好的样品移入受氮气保护的手套箱，在手套箱中称取6.5g NdFeB粉末，加入样品瓶中，密封好后从手套箱中取出，使用混合仪将其混合均匀并去除气泡，参数设置为：混合模式5min，去气泡模式1min，得到最终的3D打印磁响应墨水。
将制备好的粘流态墨水从样品瓶中转移到3cc的针筒中，密封好首尾段，放入混合仪中脱泡30s，取出即可打印，如图1所示。将磁响应墨水经100μm的针头打印到洁净的载玻片上，打印分配压力为1100kPa，打印速度为6mm/s，打印得到长条形状(长为20mm、宽为2mm、厚度为1mm)。打印结束后，将预成型件置于充/退磁机(DX-MAG-12C20)的线圈中心，施加磁性材料剩余磁感应强度(剩磁，Br)2倍的强大脉冲磁场。将材料置于室温下固化成型，固化时间为72h，得到成型件。对所得成型件的各项性能进行测试。
实施例4
将1g单组份室温硫化硅橡胶SI 595CL(硅橡胶粘度为1.7×104Pa·s)材料通过胶枪挤入20ml的样品瓶中，然后加入0.01g的二氯甲烷，使用行星式混合仪(ARE-310，THINKY)分散均匀，参数设置为：混合模式30s。然后将混合好的样品移入受氮气保护的手套箱，在手套箱中称取3.0g NdFeB粉末，加入样品瓶中，密封好后从手套箱中取出，使用混合仪将其混合均匀并去除气泡，参数设置为：混合模式5min，去气泡模式1min，得到最终的3D打印磁响应墨水。
将制备好的粘流态墨水从样品瓶中转移到3cc的针筒中，密封好首尾段，放入混合仪中脱泡30s，取出即可打印，如图1所示。将磁响应墨水经100μm的针头打印到洁净的载玻片上，打印分配压力为1100kPa，打印速度为6mm/s，打印得到长条形状(长为20mm、宽为2mm、厚度为1mm)。打印结束后，将预成型件置于充/退磁机(DX-MAG-12C20)的线圈中心，施加磁性材料剩余磁感应强度(剩磁，Br)2倍的强大脉冲磁场。将材料置于室温下固化成型，固化时间为72h，得到成型件。对所得成型件的各项性能进行测试。
实施例5
将1g单组份室温硫化硅橡胶SI 595CL(硅橡胶粘度为1.7×104Pa·s)材料通过胶枪挤入20ml的样品瓶中，然后加入0.3g的二氯甲烷，使用行星式混合仪(ARE-310，THINKY)分散均匀，参数设置为：混合模式30s。然后将混合好的样品移入受氮气保护的手套箱，在手套箱中称取3.0g NdFeB粉末，加入样品瓶中，密封好后从手套箱中取出，使用混合仪将其混合均匀并去除气泡，参数设置为：混合模式5min，去气泡模式1min，得到最终的3D打印磁响应墨水。
将制备好的粘流态墨水从样品瓶中转移到3cc的针筒中，密封好首尾段，放入混合仪中脱泡30s，取出即可打印，如图1所示。将磁响应墨水经100μm的针头打印到洁净的载玻片上，打印分配压力为1100kPa，打印速度为6mm/s，打印得到长条形状(长为20mm、宽为2mm、厚度为1mm)。打印结束后，将预成型件置于充/退磁机(DX-MAG-12C20)的线圈中心，施加磁性材料剩余磁感应强度(剩磁，Br)2倍的强大脉冲磁场。将材料置于室温下固化成型，固化时间为72h，得到成型件。对所得成型件的各项性能进行测试。
对比例1
将单组份室温硫化硅橡胶SI 595CL(硅橡胶粘度为1.7×104Pa·s)通过胶枪挤到3cc的针筒中，密封好首尾段，放入混合仪中脱泡30s，取出即可打印。将橡胶墨水经100μm的针头打印到洁净的载玻片上，打印分配压力为90kPa，打印速度为8mm/s，打印得到长条形状(长为20mm、宽为2mm、厚度为1mm)。打印结束后，将材料置于室温下固化成型，固化时间为72h，得到成型件。
使用万能试验机测试硅橡胶基底的机械性能，得到该材料在常温下的拉伸应力-应变曲线图、压缩应力-应变曲线图，结果如图6～7所示。从图6～7可以看出：对比例1制备的硅橡胶基底材料经室温固化后所得成型件的断裂伸长率接近760％，抗拉强度为0.62MPa，拉伸杨氏模量为0.50MPa。
对比例2
本对比例与实施例1相比，在制备3D打印磁响应墨水过程中不添加二氯甲烷，制得最终的3D打印磁响应墨水。
同实施例1的方法，将制备好的3D打印磁响应墨水进行打印，磁化、固化处理后得到成型件。对所得成型件的各项性能进行测试。
对比例3
本对比例与实施例1相比，在制备3D打印磁响应墨水过程中将单组份室温硫化硅橡胶SI 595CL替换为Ecoflex 00-10硅橡胶，所述硅橡胶的粘度为13Pa·s，并将NdFeB粉末的添加量替换为0.5g，制得最终的3D打印磁响应墨水。
同实施例1的方法，将制备好的3D打印磁响应墨水进行打印，磁化、固化处理后得到成型件。对所得成型件的各项性能进行测试。
对比例4
本对比例与实施例1相比，在制备3D打印磁响应墨水过程中将单组份室温硫化硅橡胶SI 595CL替换为PDMS-S184硅橡胶，所述硅橡胶的粘度为3Pa·s，并将NdFeB粉末的添加量替换为0.5g，制得最终的3D打印磁响应墨水。
同实施例1的方法，将制备好的3D打印磁响应墨水进行打印，磁化、固化处理后得到成型件。对所得成型件的各项性能进行测试。
性能测试
对实施例和对比例所得3D打印磁响应墨水进行粘度测试和可打印性分析，对实施例和对比例所得成型件进行磁性能检测、微观形貌表征和力学性能测试。
1、粘度测试：对实施例1-5和对比例1-4所得3D打印磁响应墨水的粘度进行测试，所得粘度曲线如图2所示。图2(a)可以看出，随着磁性粉末含量的增加，复合墨水的初始粘度随之增加；图2(b)和图2(c)可以看出，溶剂用量对墨水的粘度影响较小，但是有溶剂存在时可以使磁性粉末更好地分散在硅橡胶基体中，有效调整墨水的稳定性；图2(d)可以看出，本申请使用的RTV橡胶作为基体橡胶具有更适合打印的粘度范围和明显的剪切稀化。从图2中可知：本发明中所制备的不同含量的磁响应复合墨水都具有良好的流变性能，随着剪切速率从10-2s-1增加到102s-1，墨水表现出明显的剪切稀化，能够保证墨水的顺利挤出，有利于提高打印精度，且在挤出后具有良好的成型性。
2、可打印性分析：对实施例1所得3D打印磁响应墨水进行细丝打印，使用光学显微镜对所得细丝实物进行拍照，结果如图3所示。从图3中可知：实施例1制备的3D打印磁响应墨水具有较好的可打印性，当分配压力为1100kPa时，打印速度为3-7mm/s时，细丝的直径适中，具有较高的打印精度，打印精度达到100μm。
3、磁性能测试：使用综合物性测量系统进行表征。通过使用综合物性测试系统测量实施例1-3所制得的墨水打印样品的磁化强度，外部磁场设置的范围为：-50000A/m至50000A/m。所得磁滞回线如图4所示。从图4中可知：随磁性粉末含量的增加，复合材料的最大磁感应强度也随之增加。实施例1制备的NdFeB-RTV橡胶复合材料中磁性NdFeB颗粒含量为75wt％时，测得复合材料的最大磁感应强度为117emu/g，约为纯的磁性粉末的78.5％，说明本发明提供的3D打印磁响应墨水具有较好的磁响应特性。
4、微观形貌表征：微观形貌使用场发射扫描电子显微镜进行表征。拍摄实施例1-3所制得的3D打印磁响应墨水成型件的表面的微观形貌图，结果如图5所示。从图5中可知：实施例1制备的3D打印磁响应墨水经室温固化后所得成型件中，磁性颗粒均匀分散在硅橡胶基体中，硅橡胶和颗粒形貌清晰可见。当添加的磁性颗粒较多(实施例3)，橡胶含量较少时，磁性颗粒之间粘接不充分，得到疏松多孔的结构。
5、力学性能测试：在万能试验机上对本申请实施例和对比例所得3D打印磁响应墨水经打印-固化处理后形成的成型件进行力学性能测试。万能试验机测试模式包括：单轴拉伸、压缩和三点弯曲，实施例1所得成型件在常温下的拉伸应力-应变曲线图、压缩应力-应变曲线图和弯曲应力-应变曲线图如图6～8所示。从图6～8可以看出：实施例1制备所得成型件的断裂伸长率接近300％，抗拉强度为1.03MPa，拉伸杨氏模量为1.27MPa，弯曲强度为78.06MPa，弯曲模量为160.96MPa。说明本实施例制备的3D打印磁响应墨水经打印-固化处理后具有优异的力学性能。从图6(a)中可以看出，随磁性粉末含量的增加，所得成型件的抗拉强度增加，但断裂伸长率下降，主要是因为硬度较高的磁性粉末的加入使其强度增加；从图6(b)中可以看出，溶剂用量对所得成型件的力学性能几乎不产生影响。
图9为实施例1所得成型件的打印实物图，从图9可以看出：本发明提供的3D打印磁响应墨水能够打印不同形状(悬臂梁、四臂抓手、四脚海星、花瓣)、不同结构、不同尺寸的3D打印件，证明本发明所制备的3D打印磁响应墨水具有打印各种高精度复杂结构的能力。由此可知本发明提供的3D打印磁响应墨水具有适应3D打印的粘度，能够实现精密器件的高精度打印，打印出的成型件具备优异的力学性能和磁响应特性，具有较大的应用价值。
效果例1
实施例1所得成型件在磁场下(-16mT～16mT)的致动效果测试。将长条形状的成型件的一端固定在产生磁场线圈中间，通过控制信号发生器控制电流大小来控制磁场强度大小，最后使用摄像机拍摄并观察其弯曲情况，结果如图10所示。从图10中可知：施加较弱的磁场(±2mT)时，成型件发生明显的弯曲，并且弯曲角度随磁场的增大而增大。说明本发明提供的3D打印磁响应墨水具有较好的磁响应特性，展示出良好的磁致动效果。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，对本领域的技术人员来说，在上述说明及思路的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种3D打印磁响应墨水，其特征在于，包含如下重量份的组分：硅橡胶1份、磁性颗粒0.5～6.5份和溶剂0.01～0.3份；所述硅橡胶的粘度范围为1×102Pa·s～2×104Pa·s。
2.如权利要求1所述的3D打印磁响应墨水，其特征在于，包含如下重量份的组分：硅橡胶1份、磁性颗粒3份和溶剂0.15份。
3.如权利要求1～2任一项所述的3D打印磁响应墨水，其特征在于，所述硅橡胶为单组份室温硫化硅橡胶、双组份室温硫化硅橡胶中的至少一种；所述磁性颗粒为铁单质、NdFeB、Fe3O4、Fe2O3、铁硅合金、铁镍合金中的至少一种；所述溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯、丙酮中的至少一种。
4.如权利要求3所述的3D打印磁响应墨水，其特征在于，所述硅橡胶为单组份室温硫化硅橡胶；所述磁性颗粒为NdFeB；所述溶剂为二氯甲烷。
5.如权利要求1～4任一项所述的3D打印磁响应墨水的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将硅橡胶和溶剂混合均匀，得到第一触变性糊状物；
(2)将第一触变性糊状物和磁性颗粒混合均匀，脱泡后得到所述3D打印磁响应墨水。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述混合时间为0.5min～10min，所述脱泡时间为0.5min～2min。
7.如权利要求1～4任一项所述的3D打印磁响应墨水在制备磁响应复合材料中的应用。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述磁响应复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、使用权利要求1～4任一项所述3D打印磁响应墨水进行3D打印，得到预成型件；
S2、将所得的预成型件施加磁场进行磁化处理，得到磁化预成型件；
S3、将所得的磁化预成型件进行固化处理，得到成型件。
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述步骤S1中，所述3D打印方式为墨水直写3D打印，所述3D打印的打印分配压力为100kPa～3000kPa，打印速度为0.1mm/s～10mm/s，打印针头直径为0.025mm～1.5mm。
10.如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述步骤S3中，所述固化处理为加热固化处理或自然固化处理；所述加热固化处理的温度为40～100℃，保温时间为2～24h；所述自然固化处理的时间为24～72h。
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