[发明专利]基于4D打印的仿生智能分离连接装置

说明书

本发明公开了基于4D打印的仿生智能分离连接装置，属于分离连接装置领域，装置包括一对仿生扣合单齿，仿生扣合单齿包括上齿和下齿；上齿采用镍钛合金；上齿的一端和下齿的一端固连，上齿的中间弯曲，上齿的另一端在高于镍钛合金相变温度时为勾状结构，在低于镍钛合金相变温度时勾状结构展平为连续弯曲状结构；下齿上面为平面，下面设有凸起，凸起上设有凹槽，凹槽用于与勾状结构相配合扣合，凸起用于与上齿内平面和下齿上平面构成的开口空腔相配合。上齿可采用4D打印成形。还提供可阵列式的仿生智能分离连接装置。本发明能够在温度的控制下自动分离和连接，无需繁琐的机械机构，具有高效、简洁、高机动性、连接紧密、智能分离的特点。

技术领域

本发明属于分离连接装置领域，更具体地，涉及基于4D打印的仿生智能分离连接装置。

背景技术

分离连接装置在航空航天、机械工程、军事装备等领域具有广泛的应用，比如火箭发射时，多级发动机的自动脱离，就需要特殊设计的分离连接装置，机械工程领域常用的螺栓螺母连接，铆钉连接等。对于传统的连接分离方式来说，无法实现智能化，以常用的销钉连接为例，其在预先连接之后，再要使其分离需要人工干预的机械作用，而无法实现智能化的自动分离。

NiTi合金是一种具有诸多优良性能的智能材料，并且，NiTi合金不光是具备形状记忆性能，同时，在不同温度下，其硬度和刚度均具有较大变化。在高于相变温度时，其主要以母相奥氏体存在，具有高硬度，大刚度特点，在低于相变温度时，主要以马氏体存在，具有伪弹性，其硬度和刚度均下降。

生物体在进化过程中，形成了诸多优异结构，这些优异结构和性能是极佳的仿生蓝本。将生物功能与生物结构和智能材料相结合，创造出具有特殊功能的智能构件，能够为未来智能社会提供相应部件基石。

因此，如何使分离连接装置实现智能连接的同时能实现智能化的自动分离，成为本领域的技术难题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于4D打印的仿生智能分离连接装置，其目的在于，实现分离连接装置的智能连接和智能化的自动分离，由此解决现有分离连接装置在分离时操作不便、需要机械或人力强制干预的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于4D打印的仿生智能分离连接装置，其包括一对仿生扣合单齿，所述仿生扣合单齿包括上齿和下齿；

所述上齿采用镍钛合金；所述上齿的一端和所述下齿的一端固连，所述上齿的中间弯曲，所述上齿的另一端在高于所述镍钛合金相变温度时为勾状结构，在低于所述镍钛合金相变温度时所述勾状结构展平为连续弯曲状结构；

所述下齿上面为平面，下面设有凸起，所述凸起上设有凹槽，所述凹槽用于与所述勾状结构相配合扣合以使所述一对仿生扣合单齿牢固连接，所述凸起用于与所述上齿内平面和所述下齿上平面构成的开口空腔相配合。

优选地，在高于所述镍钛合金相变温度时，将两个所述仿生扣合单齿相对并相互颠倒放置，两个所述仿生扣合单齿的下齿的另一端分别从对方的上齿勾状结构下方进入空腔，直到上齿勾状结构扣合入对方下齿凸起上的凹槽，两个所述仿生扣合单齿完成连接；

在低于所述镍钛合金相变温度时，所述仿生扣合单齿的上齿勾状结构展平为连续弯曲状结构，两个连接在一起的所述仿生扣合单齿能够容易地被拉开分离。

优选地，所述仿生扣合单齿的上齿和/或下齿中设有孔道。

优选地，所述孔道中设置有电热丝。

优选地，所述孔道用于流通冷却物质；所述冷却物质为冷却水、干冰或液氮。

优选地，所述仿生扣合单齿还包括连接齿根，所述上齿与所述下齿固连的一端固连在所述连接齿根上。

优选地，所述上齿采用4D打印成形。