Inducing two-way shape memory effect in Nitinol-Polymer Composite

Abstract

Title: Inducing Two-way Shape Memory Effect in NiTi-polymer Composite Author: Jakub Zeman Supervisor: Sneha Manjaree Samal, Ph.D., Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences Abstract: Two-way shape memory effect (TWSME) allows material to ac- tively deform between two remembered shapes without the application of ex- ternal force. The most common stimulus is temperature change with several approaches to induce shape memory effect in the material. The approach stud- ied in this thesis utilizes Nitinol and shape memory polymer. By combining these two materials, bistable TWSME was induced in the composite. Bistable TWSME allows the material to be in both of its remembered shapes at a single temperature. The shape of the material depends on the temperature profile by which the target temperature was reached. To create the composite Nitinol foil was shape set and its surface laser lined to increase adhesion with the polymer. Out of the studied polymers, the best properties for the preparation of com- posite were exhibited by a blend of 60 % TPU and 40 % PCL by weight. The composite was then prepared by hot press and tested. Keywords: inducing two-way shape memory effect, Nitinol, shape memory polymer, composite 1

Název práce: Vyvolání obousměrné tvarové paměti v NiTi-polymerovém kompozitu Autor: Jakub Zeman Katedra: Katedra fyziky materiálů, Matematicko-fyzikální fakulta, Uni- verzita Karlova Vedoucí bakalářské práce: Sneha Manjaree Samal, Ph.D., Fyzikální ústav Akademie věd České republiky Abstrakt: Obousměrná tvarová paměť umožňuje deformaci materiálu mezi dvěma zapamatovatelnými tvary bez působení vnějších sil, přičemž aktivaci změny tvaru se využívá nejčastěji změna teploty. Mezi řadou způsobů, jak dosáhnout obousměrné tvarové paměti, byla v této práci využita kombinace kovového materiálu Nitinol a vybraného polymeru s tvarovou pamětí. V kom- pozitním materiálu z těchto dvou složek bylo dosaženo bistabilní obousměrné tvarové paměti. Bistabilní obousměrná tvarová paměť je unikátní tím, že umožňuje existenci materiálu v obou zapamatovaných stavech při stejné teplotě. Bylo prokázáno, že rozhodujícím faktorem pro dosažení určitého tvaru je předešlý teplotní průběh kompozitního materiálu. Pro zlepšené spojení kovového Niti- nolu a polymerního materiálu byl povrch NiTi upraven laserem. Mezi několika studovanými polymery prokázal nejlepší vlastnosti polymer vyrobený ze dvou složek, a to 60...