使用形状记忆聚合物的车辆板材的恢复方法与流程

相关申请的交叉引用本申请要求2019年1月24日提交的韩国专利申请no.10-2019-0009290的优先权，该申请的全部内容结合于此，以用于通过该引用的所有目的。本发明涉及使用形状记忆聚合物的恢复方法，更具体地涉及恢复方法的顺序。
背景技术：
：形状记忆效应是指这样一种现象，即其中记忆在预定温度下所记忆的形状，而后通过施加外部刺激使该形状变形为另一种形状，然后在加热时恢复为记忆的形状。形状记忆材料可以包括形状记忆合金和形状记忆聚合物。形状记忆聚合物可以比形状记忆合金更具弹性变形性，并且还具有优良的应变恢复能力，因此已经对形状记忆聚合物进行了广泛的研究。图1示出了粘弹性流体的三维形状恢复模型。参考图1，形状恢复的一般循环可以包括：通过在高温(例如等于或大于玻璃化转变温度(tg)的温度)下施加载荷来固定形状的步骤(1)，冷却步骤(2)，通过去除载荷而使变形固定为临时状态形状的步骤(3)，以及通过升高环境温度而使变形的形状恢复为原始形状的步骤(4)。然而，当形状记忆聚合物用作车辆板材的材料时，很难应用图1的形状恢复模型。原因在于，在玻璃化转变温度或更高温度的环境中车辆的板材发生碰撞是极其罕见的。公开于本发明背景部分的信息仅仅用于增加对本发明的总体背景的理解，而不可被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。技术实现要素：本发明的各个方面旨在提供这样的形状恢复模型，即在通常可发生冲击的温度环境中发生对车辆板材的冲击时，可以应用该形状恢复模型。本发明的各个方面旨在提供使使用形状记忆聚合物的车辆板材恢复的方法，该方法可以包括：在等于或低于玻璃化转变温度的温度下向形状记忆聚合物材料的板材施加冲击载荷；从板材去除冲击载荷；向板材提供在玻璃化转变温度或高于玻璃化转变温度的高温环境；以及将板材冷却至室温。所述等于或低于玻璃化转变温度的温度可以为室温。可以通过冲击载荷使板材粘弹性变形。可以以25mm/min以上且小于50mm/min的速度施加冲击载荷。优选地，所述板材的断裂伸长率可以等于或小于200％。可以以150mm/min以上的速度施加冲击载荷。所述板材的断裂伸长率可以等于或小于20％。根据本发明的示例性实施方案，即使在室温下发生对车辆板材的冲击，也可以使形状恢复。根据本发明的示例性实施方案，可以在涂层干燥温度范围(包括85℃)内且在恒定的温度和湿度条件下使形状完全恢复。本发明的方法和装置具有其它的特征和优点，这些特征和优点将通过并入本文中的附图和随后的具体实施方式而变得显而易见，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的某些原理。附图说明图1示出粘弹性流体的三维形状恢复模型。图2示出根据本发明示例性实施方案的使使用形状记忆聚合物的车辆板材恢复的方法以及所产生的形状变化和板材的聚合物排列。图3示出通过注塑成型制得的用于拉伸-恢复测试的astemd638类型1。图4a示出类型1的初始长度l0，图4b示出在向图4a的类型1施加拉伸时的变形长度l1，图4c示出在将等于或大于玻璃化转变温度的温度施加到图4b中的类型1时的恢复长度l2。图5a示出通过测量对应于应变速率的屈服强度而获得的实验数据；图5b示出与基于图5a实验数据和应变速率1/s的高速度相对应的应变速率的屈服强度的文献数据；图5c示出针对于应变速率0至1000/s的屈服强度的拟合数据；图5d示出cowpersymonds模型与实验数据的比较。图6a示出通过测量对应于应变速率的断裂伸长率而获得的实验数据；图6b示出与基于图6a实验数据和应变速率1/s的高速度相对应的应变速率的断裂伸长率的文献数据；图6c示出针对于自然对数为约-8至约7的应变速率的真实破坏强度；图6d示出与真实破坏强度曲线的交点，亦即作为应力-应变曲线的断裂点。图7示出未发生断裂的伸长极限，以及实际经受高速碰撞测试的a和b的实际应变速率和实际伸长部分。图8示出根据本发明示例性实施方案的卡扣配合件固定方法。图9示出卡扣配合件固定方法的顺序。图10为车辆气坝的侧视图。图11示出设有热传导带的气坝。图12示出气坝的温度分布。可以理解的是，附图并不必是按比例绘制的，其示出了某种程度上简化表示的说明本发明基本原理的各个特征。如在本文所包括的本发明的特定设计特征(包括例如特定的尺寸、定向、定位和形状)将部分地由特定目的的应用和使用环境所确定。在这些附图中，在贯穿附图的多幅图形中，附图标记指代本发明的相同或等同的部分。具体实施方式现在将具体参考本发明的各个实施方案，在附图中示出并在下文描述了这些实施方案的示例。虽然将与本发明的示例性实施方案相结合来描述本发明，但是应理解的是，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖本发明的示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等同形式以及其它实施方案。在下文中，将详细描述本发明。然而，本发明并不受示例性实施方案的约束或限制，并且通过以下描述可以轻而易举地理解或更清楚本发明的目的和效果，本发明的目的和效果并非仅仅限于以下公开内容。此外，在描述本发明时，当确定不必要地使本发明的主题模糊时，可以省略与本发明相关的已知技术的详细描述。图2示出根据本发明示例性实施方案的使使用形状记忆聚合物的车辆板材恢复的方法以及所产生的形状变化和板材的聚合物排列。参考图2，本发明包括：步骤(1)，在等于或低于玻璃化转变温度的温度下向形状记忆聚合物材料的板材施加冲击载荷；步骤(2)，去除冲击载荷；步骤(3)，向板材提供温度为玻璃化转变温度或更高温度的高温环境；以及步骤(4)，将板材冷却至室温。此外，等于或低于玻璃化转变温度的温度可以为室温(约20℃)。在等于或低于玻璃化转变温度的温度下(例如在室温下)冲击载荷施加至处于施加载荷之前的初始状态的板材以引起塑性变形，接着去除载荷以使板材固定于临时变形状态。这样，当向板材提供温度为玻璃化转变温度或更高温度的高温环境以使变形恢复并且将恢复的板材冷却并使其处于室温状态时，将板材恢复并固定为初始状态的板材形状。换言之，根据本发明示例性实施方案的恢复方法可以被称为相关技术中的恢复模型的逆模型。同时，使形状记忆聚合物材料的板材粘弹性变形，并且形状记忆聚合物为热塑性形状恢复塑料。在本发明的示例性实施方案中，要用于实际的板材碰撞-变形-恢复的所需要素包括：发生变形的状态的应变速率和屈服强度的变化特性，以及应变速率和断裂伸长率的变化特性。因此，当冲击载荷施加至板材时，可以辨别是否可在不发生断裂的范围内进行恢复。为此，需要通过拉伸-恢复测试得出是否可以进行恢复。拉伸-恢复测试是在恒温恒湿的条件下进行的。图3示出通过注塑成型制得的用于拉伸-恢复测试的astemd638类型1。图4a示出类型1的初始长度l0，图4b示出在向图4a的类型1施加拉伸时的变形长度l1，图4c示出在将等于或大于玻璃化转变温度的温度施加到图4b中的类型1时的恢复长度l2。恢复率(％)示于下面的方程式1中。[方程式1]图5a示出通过测量对应于应变速率的屈服强度而获得的实验数据；图5b示出与基于图5a实验数据和应变速率1/s的高速度相对应的应变速率的屈服强度的文献数据；图5c示出针对于应变速率0至1000/s的屈服强度的拟合数据；图5d示出cowpersymonds模型与实验数据的比较。应变速率和屈服强度的变化特性基于以下方程式2中所示的cowpersymonds模型来限定。根据图5a、图5b、图5c和图5d，可以限定cowpersymonds模型的c＝2.0和p＝7.0，从而可以限定方程式3。[方程式2]σγ：在施加相应的应变速率时的屈服应力σ0：最小应变速率的屈服应力：应变速率c、p：cowper-symonds参数[方程式3]图6a示出通过测量对应于应变速率的断裂伸长率而获得的实验数据；图6b示出与基于图6a实验数据和应变速率1/s的高速度相对应的应变速率的断裂伸长率的文献数据；图6c示出针对于自然对数为约-8至约7的应变速率的真实破坏强度；图6d示出与真实破坏强度曲线的交点，亦即作为应力-应变曲线的断裂点。应变速率和断裂伸长率的变化特性基于真实破坏应变曲线模型来限定，并且根据图6a、图6b、图6c、图6d，以下方程式4的εc和εe可以被限制为1.1εc＜εe。[方程式4]von-mises应变：εcν：泊松比(poisson’sratio)εc：通过测试获得的真实破坏应变同时，进一步参考图6a，当应变速率小于低速冲击，即50mm/min时，示出断裂伸长率等于或小于200％的应变速率为25mm/min以上且小于50mm/min；而当应变速率等于或大于高速冲击，即50mm/min时，示出断裂伸长率为20％以下的应变速率等于或大于150mm/min。如下所述，可以在等于或小于200％的断裂伸长率和20％以下的断裂伸长率下应用本发明的方法。图7示出未发生断裂的伸长极限，以及实际经受高速碰撞测试的a和b的实际应变速率和实际伸长部分。参考图7，设定了如下准线：表示在高速碰撞区域(亦即50mm/min以上的应变速率)中不发生断裂的伸长极限10至20％的准线，以及表示在低速碰撞区域(亦即小于50mm/min)中不发生断裂的伸长极限200％的准线。在高速碰撞中发生变形的部分a和b中，由于发生最大变形的部分b的实际应变速率为4.6％，因此下方区域不发生断裂，亦即，由于下方区域低于10％，因此根据本发明的示例性实施方案，可以达到95％以上的恢复。屈服强度的变化特性和断裂伸长率的变化特性可以用于如下步骤中：在分析板材低速冲击和恢复有效应变速率的过程中获得用于分析的特性。当针对每种碰撞模式对板材的最大变形部分进行解析性分析时，可以利用以下特征：在低速冲击中，板材以200％内的变形伸长，并且当不发生断裂时，材料可以完全恢复。此外，当板材在高速冲击中以20％内的变形伸长并且不发生断裂时，可以利用材料完全恢复的特征。因此，作为形状恢复效果的判别标准，可以限定分析过程，该分析过程可以根据低速区域和高速区域的标准来确定塑性变形的有效变形。图8示出根据本发明示例性实施方案的卡扣配合件固定方法。图9示出卡扣配合件固定方法的顺序。参考图8和图9，当人为地强制去除卡扣配合件时，在卡扣配合件中会发生变形(参见图9的左侧)。根据本发明的示例性实施方案，在高于玻璃化转变温度的温度下恢复强制变形的卡扣配合件，从而使变形的形状完全恢复(参见图9的右侧)。因此，还具有可以重新使用卡扣配合件的优点。图10为车辆气坝20的侧视图。图11示出设有热传导带30的气坝20。图12示出气坝的温度分布。气坝20为用于车辆的空气动力性能的部件。表1示出热传导带的取决于时间的电力和最低温度。[表1]时间(秒)7111735电力(瓦)0.0500.0300.0200.010最低温度(℃)84848686参考图10、图11、图12和表1，为了增加气坝20的投影面积，当将气坝注塑成型然后强制变形并将其处理成降低位置时(这通过将电力传递到附接至气坝内部的热传导带30从而致使气坝20的温度变化至玻璃化转变温度或更高温度的范围)，执行形状恢复功能以提高气坝20的位置，从而实现主动的空气动力机构功能。此外，减小了投影面积，但是增加了离地间隙，从而可以防止由于地表面或地面的阻碍物或障碍物而造成的损坏，并且可以使气坝与用于仅在高速行驶中增加投影面积的逻辑相关。为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上部”、“下部”，“内部地”、“外部地”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前面”、“后面”、“背部”、“在里面”、“在外面”、“向内”、“向外”、“内部的”、“外部的”、“内部”、“外部”、“向前”和“向后”是用于参考图中显示的这些特征的位置来描述示例性实施方案的特征。将进一步理解的是，术语“连接”或其衍生词均是指直接连接和间接连接。已呈现的前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了例证和说明的目的。这些描述并非旨在穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多修改和变型。对示例性实施方案进行选择和描述是为了解释本发明的某些原理及其实际应用，从而使得本领域的其他技术人员能够实现并利用本发明的各个示例性实施方案以及它们的各种替换和修改。本发明的范围意在由所附的权利要求书及其等效形式所限定。当前第1页12