热致型形状记忆高分子材料的研究进展

从记忆机理、制备技术等方面总结了热致型形状记忆高分子材料的最新发展并简述了当前几种重要的材料类型,特别是对近期发展的超分子形状记忆材料和可生物降解材料进行了重点描述,对未来热致型形状记忆高分子材料的发展方向进行了展望和评述.     

聚乙二醇基形状记忆高分子材料研究进展

聚乙二醇(PEG)是一种结晶完善且具有良好水溶性的热塑型聚醚高分子,其分子链结构在无定形态及结晶态间相互转变的特性符合形状记忆材料对可逆形变结构的要求,因此广泛应用于形状记忆高分子材料的研究。文中综述了近年来聚乙二醇在形状记忆聚合物、形状记忆水凝胶、形状记忆复合材料等高分子材料中的应用研究进展,阐述了聚乙二醇链结构与材料形状记忆特性及不同刺激响应性之间的关系,并特别强调了聚乙二醇与水的氢键作用对水诱导响应型形状记忆特性的重要性,对低毒且生物相容性好的聚乙二醇基形状记忆高分子材料在生物医学领域的应用进行了展望。     

形状记忆高分子材料记忆行为机理的理论分析

形状记忆高分子材料(SMP)具有优良的形状记忆功能,是继形状记忆合金(SMA)之后的又一热点研究领域.形状记忆机理的理论分析在SMP的研发与应用过程中起着至关重要的作用,理论分析往往对实验研究起着指导性的作用.目前对于形状记忆高分子材料记忆行为机理的理论研究还比较少.本文综述自形状记忆高分子材料发现20多年以来众多学者在形状记忆机理的理论方面的进展,并且对于今后理论研究的方向提出一些见解.     

形状记忆材料杜仲胶的特性及研究进展

从介绍形状记忆高分子材料定义及分类出发，引入了形状记忆高分子材料杜仲胶的记忆类型。深入分析了杜仲胶形状记忆材料的记忆原理；概括叙述了形状记忆材料杜仲胶的研究现状及应用；并对形状记忆高分子材料杜仲胶的发展趋势进行了展望。     

具有形状记忆功能的高分子材料

本文综述了具有形状记忆功能的高分子材料的发展概况 ,分析了形状记忆高分子材料的记忆效应原理 ,并对交联聚烯烃、聚氨酯、聚酯等具有形状记忆功能的高分子材料的特性及应用进行了评价和探讨 ,同时对形状记忆高分子材料的发展前景进行了展望     

高分子形状记忆材料的研究进展

综述了近年来高分子形状记忆材料的研究进展,主要包括两个方面,(1)高分子形状记忆材料的制备;(2)高分子形状记忆材料的性能、配方及应用领域。     

形状记忆材料研究综述

综述了镍钛、铜基、铁基形状记忆合金,热致型、光致型、电致型、磁致型、化学感应型形状记忆高分子,以及形状记忆陶瓷的形状记忆机理、特性及其应用现状,并提出形状记忆材料的研究方向为：加强形状记忆合金的抗疲劳性能研究,建立一套统一的研究方法和合理的评价体系;加强形状记忆高分子材料的结构设计研究;改善陶瓷的形状记忆性能,以拓展形状记忆陶瓷的应用领域。     

功能高分子材料的研究进展

功能高分子材料是一类具有催化性、导电性、光敏性、生物活性等特殊功能的高分子材料,对物质、能量、信息具有传输、转换或贮存的作用.功能高分子材料具有质量轻、种类多样、专用性强等特点,广泛应用于机械、信息技术、生物医学等多个领域.功能高分子材料的发展非常迅速,为满足各领域对新技术发展的需要,功能高分子材料逐渐往多功能化方向发展,比如电磁材料、光热材料等相继出现.而随着智能高分子的出现,功能高分子材料也逐渐向着智能化发展,比如自修复功能高分子材料、形状记忆材料等.本文综述了近年来功能高分子材料的研究进展,重点介绍了反应型功能高分子材料、光功能高分子材料、电功能高分子材料、生物医用功能高分子材料、环境降解高分子材料、形状记忆高分子材料及智能高分子水凝胶这几类功能高分子材料,并对其应用做了简要阐述.目前功能高分子材料更多的是仅有光电等传统功能或形状记忆等特殊功能,相信兼有传统功能和特殊功能的功能高分子材料将是未来材料的发展方向.     

4D打印形状记忆高分子的打印方法、驱动原理、变形模式和应用

形状记忆高分子(Shape memory polymer,SMP)是指能够感知外界环境变化的刺激并响应这种变化,对其状态参数进行调整,从而回复到预先设定状态的一类高分子材料.相对于形状记忆合金和形状记忆陶瓷,SMP具有可回复形变量大、响应温度便于调节、刺激响应方式丰富、材料属性多样化、形状记忆效应种类多等优点,在医疗器械、柔性电子、纺织品、信息载体、航空航天以及软体机器人等领域展示了巨大的应用潜力.但SMP的原始形状或回复后的永久形状都较为单一,而且成型过程高度依赖模具并受脱模工艺的巨大限制,其形状难以制作得非常复杂,难以进一步满足新兴高科技领域对智能结构复杂性的需求.针对上述难题,国内外学者在该领域已进行了一些创新性的研究,当前的研究热点主要集中在以下两个方面:(1)在热固性高分子材料中引入动态共价键,通过交联网络结构重排实现固态塑性,进而对形状记忆材料的几何结构进行复杂化,这类形状记忆高分子材料也称为热适性形状记忆高分子;(2)利用3D打印(Three-dimensional printing)技术打印智能材料,实现材料几何结构的复杂化,并产生了一类新的打印技术,称为4D打印(Four-dimensional printing).其中,SMP材料是当前4D打印使用最多的智能材料.近年来,研究者以SMP材料为研究对象,结合最新的4D打印技术,采用熔融沉积成型、立体光刻成型、墨水直写和聚合物喷射技术制备了3D形状复杂的具有各种刺激响应方式和形状记忆效应的形状记忆材料.基于驱动原理不同,热、光、电、磁和水刺激响应形状记忆4D打印结构已经被成功设计和制备,丰富了具有复杂几何形状记忆材料的刺激响应类型;在变形模式上,实现了具有双形形状记忆效应、双向形状记忆效应、多重形状记忆效应和顺序梯度响应的4D打印形状记忆材料的设计、制备和应用.本文综述了4D打印SMP的打印方法、驱动原理、变形模式和应用,最后概述了4D打印SMP材料存在的问题及展望了其未来的发展方向.     

木材形状记忆效应与机理的研究进展

形状记忆聚合物(SMPs)是一种改变初始形状并固定后,通过外部刺激又恢复到原始形状的高分子材料.水是容易获得、环境友好的刺激物,水/水热响应的形状记忆材料成为近年来研究的焦点.木材是具有形状记忆效应的聚合物基天然高分子智能材料,可以通过压缩或弯曲等方法固定成临时形状,然后在水热作用下恢复到其永久形状.然而,与具有简单结构的SMPs相比,天然木材的微观构造由不同的组织结构、细胞形态和孔隙结构组成,化学结构由纤维素、半纤维素、木质素以氢键、共价键和物理结合相互嵌入渗透组成.木材复杂的微观构造和化学结构增加了表征形状记忆特性、构建架构模型、揭示记忆机理的难度.近年来,研究人员在干燥木材的过程中发现木材形状记忆效应基于准残余冻结应变的可逆应变,木材湿-热-力模型表征形变回弹率的Rr和形变固定率的Rf是冻结应变的函数.木材形状记忆编程过程有弯曲形状记忆、拉伸形状记忆、压缩形状记忆,定量表征SMPs的方法可应用于木材.聚合物形状记忆模型有交联网络模型、超分子网络模型、渗流网络模型、综合架构模型,其中综合架构模型由开关单元(Switch)和网络节点(Net points)组成,可用来全面解释SMPs的结构.在特定温度-湿度-机械力作用下,木材中的半纤维素最先降解,纤维素结晶度增加,木质素产生交联,可用细胞壁微形态变形理论、纤维素应力松弛理论和疏水化理论在分子水平上揭示消除形状记忆的机理.鉴于以上内容,本文以冻结应变为研究木材形状记忆效应的基础,结合形状记忆编程中定量评价的方法,分析形状记忆材料的架构模型以及木质材料的空间结构,并阐述了在特定温度-湿度-机械力耦合作用下消除木质材料形状记忆效应的机理.