形状记忆聚合物(Shape memory polymer,SMP)作为一种刺激-响应型智能高分子材料,可以通过响应特定的激励而发生形态变化,具有变形大、制备成本低、响应速度快、响应温度可调、激励方式多样等优点,成为当前热门的功能材料之一。而作为智能材料的增材制造技术,4D打印技术的出现为SMP的进一步发展和应用提供了新的契机。折纸作为一种传统的民间艺术,由于其占用空间小、变形方式多样、力学特性优异、设计空间广阔等特点被广泛应用于可展机构、力学超材料等诸多工程领域。本文将折纸结构的思想、SMP智能材料与4D打印工艺结合起来,设计和制备了几种可展智能结构,并深入研究了其力学性能,具体内容如下:(1)对两种SMP材料(RGD8530和Vero White Plus)进行了力学性能测试。分别采用单轴拉伸实验、动态力学性能测试(Dynamic mechanical analysis,DMA)以及形状记忆性能测试对两种SMP材料的静态力学性能、动态力学性能以及形状记忆性能进行了测试与表征,获得了材料力学性能参数。其后,建立了SMP材料参数方程。(2)设计了一种圆柱形SMP折纸超结构,并研究了其折叠与展开性能。将Kresling折纸模式的扭转折痕嵌入到圆柱板的内部结构中,使用软质SMP材料和硬质塑料构建折纸超结构,使其具有超大可压缩性、扭转-收缩耦合效应(Torsion-contraction coupling effect,TCE)、折叠和展开的机械双稳态以及热响应的自变换特性。采用有限元法对折纸超结构的折叠展开性能和TCE进行了数值模拟研究,并将该折纸超结构从单层级(子单元)扩展到多层级,讨论了结构参数和温度对其折叠和展开行为的影响。(3)利用折纸原理和4D打印技术,设计并制备了具有超大折展比、机械双稳态和自展开的特性的SMP智能圆形折纸超结构。通过实验和有限元仿真探究了折纸超结构的折叠展开特性和形状记忆特性,验证了该结构的可行性。同时,该超结构可以扩展到大尺度、多层级。