形狀記憶聚合物

航空、航天的部署組件和結(jié)構(gòu)：例如，智能材料和織物、電子包裝或管的熱收縮膜、航空的自部署太陽(yáng)帆、智能醫(yī)藥器件等。

對(duì)于傳統(tǒng)太空部署結(jié)構(gòu)，通過(guò)使用機(jī)械鉸鏈、能量?jī)?chǔ)存器或馬達(dá)驅(qū)動(dòng)工具來(lái)完成軌道結(jié)構(gòu)配置的改變，而SMPs及其復(fù)合材料制備的部署構(gòu)件可以克服某些內(nèi)在缺點(diǎn)，如復(fù)雜組裝過(guò)程、大規(guī)模的機(jī)制、大體積。

形狀記憶聚合物在鉸鏈、天線、光學(xué)反射鏡及變形結(jié)構(gòu)等中有基礎(chǔ)應(yīng)用 通過(guò)CHEM泡沫技術(shù)，測(cè)得了一些基礎(chǔ)性能數(shù)據(jù)，證明形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料在太空、商業(yè)、生物醫(yī)藥領(lǐng)域有不同于其他可部署結(jié)構(gòu)的有點(diǎn)。

具體的日常生活中的應(yīng)用：基于SMPs的形狀記憶纖維應(yīng)用于發(fā)展熱激發(fā)的“smart”織物或未來(lái)智能衣服。

NMPs材料及其在醫(yī)藥領(lǐng)域的潛在應(yīng)用：NMPs作為臨床器件被植入人體后，其玻璃轉(zhuǎn)化溫度可以控制SMPs的形狀恢復(fù)/自部署。新開發(fā)的SMP泡沫，結(jié)合冷蟄伏彈性記憶（CHEM）加工工藝進(jìn)一步拓寬了其潛在生物醫(yī)藥應(yīng)用。SMP材料小型化和變形后，通過(guò)微導(dǎo)管植入體內(nèi)，到達(dá)正確位置后，恢復(fù)其原始設(shè)定形狀。

SMP根據(jù)其回復(fù)原理可分為:熱致型SMP、電致型SMP、光致型SMP、化學(xué)感應(yīng)型SMP等 。

形狀記憶聚合物熱致型SMP

日本的石田正雄先生最先發(fā)現(xiàn), 熱致型SMP形狀記憶功能主要來(lái)源于材料內(nèi)部存在不完全相容的兩相 ,即保持成型制品形狀的固定相和隨溫度變化會(huì)發(fā)生軟化，硬化可逆變化的可逆相 。 固定相的作用在于原始形狀的記憶與恢復(fù) ，可逆相則保證成型制品可以改變形狀 。 根據(jù)固定相的結(jié)構(gòu)特征 ， SMP可分為熱固性和熱塑性兩大類 ,除此之外還有一種所謂的 “ 冷變形成型”的形狀記憶聚合物材料。

形狀記憶聚合物電致型SMP

電致型SMP是熱致型形狀記憶高分子材料與具有導(dǎo)電性能物質(zhì)（如導(dǎo)電炭黑、金屬粉末及導(dǎo)電高分子等）的復(fù)合材料。其記憶機(jī)理與熱致感應(yīng)型形狀記憶高分子相同，該復(fù)合材料通過(guò)電流產(chǎn)生的熱量使體系溫度升高, 致使形狀回復(fù), 所以既具有導(dǎo)電性能，又具有良好的形狀記憶功能。

形狀記憶聚合物熱固性SMP

熱固性SMP是將聚合物加溫到熔點(diǎn)（tm）以上和交聯(lián)劑共混，接著在模具里進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)并確定一次形狀，冷卻結(jié)晶后即得到初始態(tài)，其化學(xué)交聯(lián)結(jié)構(gòu)為固定相 ,結(jié)晶相為可逆相 。 當(dāng)溫度升高至 tm 以上時(shí)，可逆相熔融軟化，在外力的作用下可做成任意的形狀保持外力并冷卻固定，使分子鏈沿外力方向取向凍結(jié)得到變形態(tài) 。 當(dāng)溫度再升高至tm以上時(shí)，可逆相分子鏈在熵彈性作用下發(fā)生自然卷曲，直至達(dá)到熱力學(xué)平衡狀態(tài)，從而發(fā)生形狀回復(fù)，記憶一次形狀 。

形狀記憶聚合物熱塑性SMP

熱塑性SMP實(shí)質(zhì)上是高分子鏈以物理交聯(lián)的方式形成固定相和可逆相 。 當(dāng)溫度升高至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 ( tg ) 以上時(shí)，可逆相分子鏈的微觀布朗運(yùn)動(dòng)加劇，而固定相仍處于固化狀態(tài)，此時(shí)以一定外力使SMP發(fā)生變形，并保持外力使之冷卻，可逆相固化得到穩(wěn)定的新形狀即變形態(tài) 。 當(dāng)溫度再升高至tg以上時(shí)，可逆相軟化，固定相保持固化，可逆相分子鏈運(yùn)動(dòng)復(fù)活，在固定相的恢復(fù)應(yīng)力作用下逐步達(dá)到熱力學(xué)平衡狀態(tài)，即宏觀表現(xiàn)為恢復(fù)原狀 。

-第一章

緒論——形形色色的形狀記憶材料

1．1

形狀記憶合金

1．2

無(wú)機(jī)非金屬形狀記憶材料

1．3

形狀記憶聚合物和凝膠

1．4

形狀記憶效應(yīng)的方向性第二章

聚合物的形狀記憶效應(yīng)及其原理

2．1

聚合物的形狀記憶效應(yīng)

2．2

聚合物形狀記憶效應(yīng)的基本原理

2．3

聚合物形狀記憶效應(yīng)的機(jī)械粘彈性模型

2．4

聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和記憶效應(yīng)的關(guān)系

2．5

聚合

1、在紡織工業(yè)上的應(yīng)用

形狀記憶聚合物經(jīng)形變和固定后，在特定的外部條件下，如熱、化學(xué)、機(jī)械、光、磁、電等作用下，自動(dòng)恢復(fù)到初始形狀。

1）形狀記憶材料在紡織上應(yīng)用的形式主要有三種。一是形狀記憶紗線：將形狀記憶材料制成細(xì)絲，然后紡成紗線；二是形狀記憶化學(xué)品：將形狀記憶聚合物制成乳液、對(duì)織物進(jìn)行整理、層壓或涂層，賦子織物形狀記憶功能，將形狀記憶聚合物制成樹脂或粘合劑與短纖維一起制成非織造織物；三是形狀記憶織物：將形狀記憶紗線織成各種機(jī)織物和針織物。將形狀記憶聚合物材料與天然纖維/合成纖維共同構(gòu)成復(fù)合材料。

2）濕度敏感型聚合物應(yīng)用。濕度激發(fā)形狀記憶材料，適用于用即棄衛(wèi)生產(chǎn)品，如尿布、訓(xùn)練褲、衛(wèi)生巾和失禁產(chǎn)品。這些產(chǎn)品具有可折疊或伸縮功能，當(dāng)材料受到一個(gè)或幾個(gè)外界力作用時(shí)，至少在某一方向可產(chǎn)生變形；當(dāng)外力解除后，至少在一個(gè)方向可保持一定程度的變形。當(dāng)處于潮濕或多水的環(huán)境中時(shí)，該材料具有至少一個(gè)方向的變形和部分回復(fù)的能力。用即棄產(chǎn)品可能在受到液體浸漬或在高溫和人體溫度條件下使用時(shí)會(huì)變形或變得不舒適，形狀的變化可能會(huì)產(chǎn)生滲漏問(wèn)題。開發(fā)的這種產(chǎn)品和采用的方法可最大限度保持形變,從而防止?jié)B漏。

3）溫度敏感型聚合物應(yīng)用。用作織物的功能性涂層和功能性整理以獲得防水、透氣性織物，如軍用作戰(zhàn)服、運(yùn)動(dòng)服、登山服、帳篷等。利用聚氨酯的形狀記憶功能,調(diào)整好合適的記憶觸發(fā)溫度用于服裝襯布(袖口、領(lǐng)口等)，使其具有良好的抗皺和耐磨等性能,通過(guò)升高溫度使其回復(fù)其在使用過(guò)程中產(chǎn)生的皺痕達(dá)到原來(lái)的形狀。

2、在工程上的應(yīng)用

將異形管結(jié)合．將形狀記憶聚合物JJ口熱向內(nèi)插入比聚合物管徑大的棒料擴(kuò)大口徑，冷卻后抽去棒料制成熱收縮管。使用時(shí)。將要結(jié)合的管料插入．通過(guò)加熱使聚合物管收縮．緊固．可用于線路終端的絕緣保護(hù)．通信電纜接頭防水。以及鋼管線路結(jié)合處的防護(hù)。

3、在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

形狀記憶聚氨酯纖維在醫(yī)學(xué)同形材料、運(yùn)動(dòng)護(hù)套、織物、人造頭發(fā)。特別是在可生物降解的醫(yī)用組夠{縫合線等領(lǐng)域濕示廣闊的應(yīng)用前景。

1）血管縫合線、止血鉗、醫(yī)用組織縫合線。先將縫合線拉伸200%，然后定形。手術(shù)完后，隨體溫的升高，手術(shù)線的形狀記憶回復(fù)．傷口逐漸被扎緊而閉合。

2）植人材料。熱敏形狀記憶聚氨酯可植入體內(nèi)，放于需醫(yī)療的位置，通過(guò)體溫獲得需要的形狀，當(dāng)完成其生理功能后，該植入材料在體內(nèi)慢慢降解或被吸收，或被排放，這類材料無(wú)須進(jìn)行第二次手術(shù)將所植入的材料取出，極大地減輕了病人的痛苦?？缮锝到獾闹踩氩牧系姆肿釉O(shè)計(jì)包括選擇合適的繼結(jié)點(diǎn)以固定聚合物的永久形變，選擇合適的分子鏈段充當(dāng)開關(guān)鏈節(jié)．以及選擇合適的原材料和合成方法．以最大限度地減小毒性。另外還必須考慮生物相容件。

3）同形材料。形狀記憶聚氨酯酸形、固形、形狀回復(fù)方便，形狀記憶溫度易于調(diào)節(jié)．質(zhì)輕、生物相容性好，透氣、抗菌．在醫(yī)療矯形方面得到廣泛應(yīng)用。是石膏類同形材料的理想替代品。

形狀記憶聚合物是一類新型的功能高分子材料，其在電力、電子、軍工、包裝、醫(yī)療、智能系統(tǒng)等高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用日益受到人們廣泛的關(guān)注。本書系統(tǒng)介紹了形狀記憶聚合物的記憶效應(yīng)原理、形狀記憶聚合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、合成方法、性能及其應(yīng)用等，全書共分十二章。第一章，介紹了各種形狀記憶材料的特點(diǎn)；第二章，介紹了聚合物的形狀記憶效應(yīng)及其原理；第三章～第十二章，分別介紹了交聯(lián)聚乙烯、氟塑料、聚氯乙烯、形狀記憶聚氨酯、聚酯