功能高分子05第5章智能高分子材料
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功能高分子材料
逆渗透膜就可以获得工业锅炉水、饮料水、无菌水
、去离子水、洗涤半导体的超纯水等。在非洲一些
缺水地区建立起不少海水淡化装置。一种PEC—
1000的海水淡化装置对海水如加压 40～70公斤/平方
厘米，就可以得到16％～20％的淡水。建于沙特阿
拉伯的基塔自来水厂，是世界上最大的海水淡化厂
，日供应淡水12000吨，主要使用醋酸纤维素分离膜
装置。
精选课件
22
你知道吗？
分离膜具有神奇的魔术师般的本领，从下 面的实验中不难领会。将一瓶含酒精4.5％的 普通啤酒用水稀释成两瓶，然后倒入玻璃容 器内，只要将这种溶液通过薄薄的一层分离 膜，就能够在几分钟内提取出酒精浓度达 93 ％的乙醇。这种乙醇用一根火柴就能点燃。 这个实验中在分离膜的表面施加了高频电场 ，促使乙醇溶解、扩散、和水分离，所耗电 能仅为蒸馏法的十分之一。在过去要从液体 中分离另一种液体，只能使用蒸馏法。
经过各种官能化的树脂（聚苯乙烯），含有H+离 子结构，能交换各种阳离子的称为阳离子交换树脂， 含有OH—离子结构能交换各种阴离子的称为阴离子 交换树脂。
它们主要用于水的处理。离子交换膜还可以用于饮 用水处理、海水淡化、废水处理、牛奶和酱油的脱盐 、酸的回收以及作为电解隔膜和电池隔膜。
精选课件
17
离子交换树脂
制备隐形眼镜所用的原料主要是 丙烯酸羟乙酯
（ CH2=CHCOOCH2C H2OH）
精选课件
15
邮票背胶
吸湿性强 粘贴力强 对人体无害
精选课件
16
2、离子交换树脂
离子交换树脂是带有官能团(有交换离子的活性 基团)、具有网状结构、不溶性的高分子化合物。是 最早工业化的功能高分子材料，通常是球形颗粒物。
智能高分子材料
酸碱致变色高分子
这类高分子材料在酸碱环境变化时可以发生颜色变化。它们 通常由酸碱响应性高分子和有机染料组成，通过酸碱环境变 化引起高分子构象变化，进而导致染料聚集状态的变化，表 现出不同的颜色。
氧化还原响应
氧化还原敏感高分子
这类高分子材料能够感知氧化还原环境的变 化，并产生相应的物理或化学变化。例如， 在氧化条件下，氧化还原敏感高分子可以发 生氧化反应，从而改变其物理性质，如溶解 度、粘度、电导率等。
制备技术
将单体和小分子添加剂溶解在适当的溶剂中，然后在 一定条件下进行聚合或缩聚反应，最后将溶剂脱去制
备智能高分子材料。
输入 标题
熔融法
将单体加热至熔融状态，然后在一定条件下进行聚合 或缩聚反应，最后冷却固化制备智能高分子材料。
溶液法
辐射法
利用特定的模板引导单体聚合或缩聚反应，制备具有 特定结构和性能的智能高分子材料。模板法可以获得
智能高分子材料的制造成本较高 ，限制了其广泛应用。
04
安全性问题
智能高分子材料的生物相容性和 长期使用安全性仍需进一步验证
。
发展前景
应用领域拓展
随着技术进步，智能高分子材料有望在更多领域 得到应用，如医疗、航空航天、新能源等。
降低成本
通过技术改进和规模化生产，智能高分子材料的 制造成本有望降低，促进其普及。
发展趋势
未来智能高分子材料将朝着多功能化 、集成化、微型化和智能化方向发展 ，有望在更多领域发挥重要作用。
02
智能高分子材料的响应 机制
温度响应
热敏性高分子
这类高分子材料能够感知温度变化，并 产生相应的物理或化学变化。例如，在 温度升高时，热敏性高分子可以发生相 变或产生可逆的化学键交换，从而改变 其物理性质，如溶解度、粘度、颜色等 。
这类高分子材料在酸碱环境变化时可以发生颜色变化。它们 通常由酸碱响应性高分子和有机染料组成，通过酸碱环境变 化引起高分子构象变化，进而导致染料聚集状态的变化，表 现出不同的颜色。
氧化还原响应
氧化还原敏感高分子
这类高分子材料能够感知氧化还原环境的变 化，并产生相应的物理或化学变化。例如， 在氧化条件下，氧化还原敏感高分子可以发 生氧化反应，从而改变其物理性质，如溶解 度、粘度、电导率等。
制备技术
将单体和小分子添加剂溶解在适当的溶剂中，然后在 一定条件下进行聚合或缩聚反应，最后将溶剂脱去制
备智能高分子材料。
输入 标题
熔融法
将单体加热至熔融状态，然后在一定条件下进行聚合 或缩聚反应，最后冷却固化制备智能高分子材料。
溶液法
辐射法
利用特定的模板引导单体聚合或缩聚反应，制备具有 特定结构和性能的智能高分子材料。模板法可以获得
智能高分子材料的制造成本较高 ，限制了其广泛应用。
04
安全性问题
智能高分子材料的生物相容性和 长期使用安全性仍需进一步验证
。
发展前景
应用领域拓展
随着技术进步，智能高分子材料有望在更多领域 得到应用，如医疗、航空航天、新能源等。
降低成本
通过技术改进和规模化生产，智能高分子材料的 制造成本有望降低，促进其普及。
发展趋势
未来智能高分子材料将朝着多功能化 、集成化、微型化和智能化方向发展 ，有望在更多领域发挥重要作用。
02
智能高分子材料的响应 机制
温度响应
热敏性高分子
这类高分子材料能够感知温度变化，并 产生相应的物理或化学变化。例如，在 温度升高时，热敏性高分子可以发生相 变或产生可逆的化学键交换，从而改变 其物理性质，如溶解度、粘度、颜色等 。
智能高分子材料
智能高分子材料
智能高分子材料是一种具有特殊功能和响应能力的材料，它可以对外界的刺激做出自动的响应和调整，具有广泛的应用前景。
智能高分子材料的研究和开发已经成为当今材料科学领域的热点之一，其在医学、电子、航空航天、环境保护等领域都有着重要的应用价值。
首先，智能高分子材料在医学领域具有重要的应用价值。
例如，智能高分子材料可以应用于药物传递系统中，通过控制材料的响应能力和释放速度，实现对药物的精准控制和释放，提高药物的疗效和减少副作用。
此外，智能高分子材料还可以用于仿生材料的制备，如人工器官、组织工程等领域，为医学治疗和康复提供新的可能。
其次，智能高分子材料在电子领域也有着重要的应用前景。
智能高分子材料可以应用于柔性电子器件的制备，如柔性显示屏、可穿戴设备等，由于其具有良好的柔韧性和可塑性，可以实现对电子器件的柔性设计和制备，为电子产品的发展提供新的可能。
此外，智能高分子材料还可以应用于航空航天领域。
由于智能高分子材料具有轻质、高强度、耐高温等特点，可以用于航空航天器件的制备，如航天飞行器的结构材料、隔热材料等，为航空航天技术的发展提供新的可能。
最后，智能高分子材料在环境保护领域也有着重要的应用前景。
智能高分子材料可以应用于污染物的吸附和分离，如油水分离材料、重金属吸附材料等，通过调控材料的响应能力和表面性质，实现对污染物的高效吸附和分离，为环境保护和治理提供新的可能。
综上所述，智能高分子材料具有广泛的应用前景，在医学、电子、航空航天、环境保护等领域都有着重要的应用价值。
随着材料科学和技术的不断发展，相信智
能高分子材料将会在更多领域展现出其独特的魅力，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
智能高分子材料
智能高分子材料智能高分子材料指的是具有特殊响应能力和功能的高分子材料。
智能高分子材料在外界刺激下能够产生可逆或不可逆的形态、结构或性能变化，并在一定条件下恢复到初始状态。
它们具有响应度高、灵敏度好、可控性强等特点，被广泛应用于传感、控制、储存、传输等领域。
智能高分子材料主要分为两大类：一类是温度敏感材料，另一类是pH敏感材料。
温度敏感材料是指在一定温度范围内发生形态或性能变化的高分子材料。
常见的温度敏感材料有聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAAm）等。
PNIPAAm在低于其临界解聚温度（LCST）时为亲水性，高于LCST时为疏水性。
利用这一特性，可以将PNIPAAm制成智能气泡药物传递系统，通过调节温度来控制药物的释放速率。
pH敏感材料是指在不同酸碱条件下发生形态或性能变化的高分子材料。
常见的pH敏感材料有聚丙烯酸（PAA）等。
PAA在酸性条件下呈现负电性，而在碱性条件下呈现中性或正电性。
利用这一特性，可以将PAA制成智能纳米粒子，用于靶向药物输送、细胞成像等。
智能高分子材料还有其他类型，如光敏感材料、电磁敏感材料等。
光敏感材料是指在光照条件下发生形态或性能变化的材料，常见的有光敏聚合物。
电磁敏感材料是指在电磁场作用下发生形态或性能变化的材料，常用于柔性传感器、变色材料等。
智能高分子材料的应用非常广泛。
在生物医学领域，智能高分子材料可用于药物传递、组织工程、生物传感等；在环境保护领域，智能高分子材料可用于污水处理、气体吸附等；在能源领域，智能高分子材料可用于储能、太阳能电池等。
智能高分子材料的发展前景十分广阔。
随着科学技术的不断进步，人们对材料的要求也越来越高。
智能高分子材料可以根据不同的需求进行设计和制备，可实现多种功能，为各行各业提供更优质、更高效的解决方案。
预计未来智能高分子材料将在医疗、环保、能源等领域大显身手，为人类的生活和社会进步做出更大贡献。
新型高分子材料第五章——智能高分子材料
Page
9
（2）形状记忆高分子材料
形状记忆高分子（Shape Memory Polymer,SMP ）是指具 有初始形状的制品，在一定的条件下改变其初始形状并固定 后，通过外界条件（如热、光、电、化学感应）等的刺激， 又可恢复其初始形状的高分子材料。
医疗器材-固定创伤部位的器材
Page
10
记忆起始态
Page
29
5.2.2.2 PH敏感性凝胶
PH敏感性凝胶是其体积能随环境的PH值的变化而变化的高分子 凝胶。这类凝胶通过交联形成大分子网络。网络中具有可解离的基 团，如弱酸性基团和碱性基团。其网络结构和电荷密度随pH的变化 而变化，并对凝胶网络的渗透压产生 影响，导致凝胶的体积发生不连续变
化。也就是说，当PH值发生变化时， 水凝胶体积随之变化。
智能材料具备下列智能特性：
(1)具有感知功能，可探测并识别外界（或内部）的刺激强度，
如应力、应变、热、光、电、磁、化学、辐射等； (2)具有信息传输功能，以设定的优化方式选择和控制响应； (3)具有对环境变化作出响应及执行的功能； (4)反应灵敏、恰当；
(5)外部刺激条件消除后能迅速回复到原始状态。
Page 19
聚氨酯 异氰酸酯、多元醇和链增长剂聚合而成。 固定相为部分结晶相，可逆相为在Tg发生玻璃态 与橡胶态可逆变化的聚氨酯软段。形状恢复温度为-
30～70℃，选择适宜的原料种类和配比就可以调节Tg。 目前已制得Tg分别为25℃、35℃、45℃和55℃的形状 记忆聚氨酯材料。
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20
（3）智能织物
原因是自由离子定向移动会造成凝胶内外离子浓度不均，产生渗透压变化引起 凝胶变形。再一个原因是自由离子定向移动会造成凝胶内不同部位pH值不同，从 而影响凝胶中聚电解质电离状态，使凝胶结构发生变化，造成凝胶形变。 Page 31
第五章高分子材料ppt课件
当外力不是静力，而是交变力（即应力大小呈周期性变化）时，应力和应变的关系就会呈现出滞后现象。所谓滞后现象，是指应变随时间的变化一直跟不上应力随时间的变化的现象。当应力与应变有相位差时，每一次循环变化过程中要消耗功，称为力学损耗或内耗。链段运动跟得上外力变化，则内耗很小，反之完全跟不上也小；当链段运动稍微滞后于外力的变化，内耗最大。
能结晶；160C
能结晶；160C
不结晶；75C
双烯类高分子主链上存在双键。由于取代基不能绕双键旋转，因而内双键上的基团在双键两侧排列的方式不同而有顺式构型和反式构型之分，称为几何异构体。以聚1,4-丁二烯为例，有顺1,4和反1,4两种几何异构体。反式结构重复周期为0.51nm（图b），比较规整，易于结晶，在室温下是弹性很差的塑料；反之顺式结构重复周期为0.91nm（图a），不易于结晶，是室温下弹性很好的橡胶。类似地聚1,4-异戊二烯也只有顺式才能成为橡胶(即天然橡胶)。对于聚丁二烯，还可能有1,2加成，双键成为侧基。因而与单烯类高分子一样，有全同（图d）和间同（图c）两种有规旋光异构体。
1.缨状微晶胞模型
2.折叠链结晶模型 基于的实验事实：电子衍射研究结果表明高分子单晶都具有一般共同的形态，即厚度约10纳米，长、宽约几微米尺寸的薄片晶，而且高分子链方向垂直于片晶平面。
3.聚合物结晶度： 结晶度即结晶部分的含量；利用比容、量热法、X射线衍射、红外光谱法。 影响结晶度的因素： 1.聚合物结构：规整结构的聚合物可以达到很高结晶度，分支、结构不规整的聚合物结晶度较； 2.结晶条件：缓慢降温比急冷更容易高的结晶度。
高分子柔顺性与单链内旋转难易程度有关。原子间的联结作用阻碍了单键的内旋转，使大分子链的运动以相连接的链段运动来实现。链段越短柔顺性越大。 高分子链的柔顺性是高聚物许多性质不同于低分子物质的重要原因，尤其对高聚物的弹性和塑性有重要影响。
智能高分子材料
智能高分子
秦鹏 胡书厚 刘盛松 齐耀辉
智能金属材料
功能材料
智能材料
智能无机非金属材料
智能高分子材料
多水平结构层次 较弱的分子间作用力 侧链易引入官能团 便于分子设计和精细控制 质轻易涂覆 利于感知判 断环境实现 环境响应
智能材料与普通材料的区别
智能材料特征
传感功能 反馈功能 信息识别与积累功能 响应功能 自诊断能力 自修复能力 自调节能力
对应力形状体积色泽等有记效 应
热适应性，可逆收缩性
智能高分子 凝胶 智能高分子 复合材料 智能高分子膜
三维高分子网络与溶剂 组成的体系，体积相转变 集成传感器、信息处理器 功能驱动器，多学科交叉产物 选择性渗透、选择性吸附和分离 等 膜的组成、结构和形态的变化
下面简要的介绍三种智能高分子材料： 智能高分子膜 记忆功能高分子材料 智能高分子凝胶
液膜分离
浓度差
杂质
记忆功能高分子材料（shape memory polyme r)
形状记忆是指具有初始形状的制品，经形变固定之后，通过 加热等外部条件刺激手段的处理，又可使其恢复初始形状的 现象,可分为热致感应型，光致感应型，电致感应型，化学感 应型四种。 记忆起始态
应力记忆高分子材料 形状记忆高分子材料 体积记忆高分子材料 色泽记忆高分子材料
4）按功能分类 日本著名高分子学者清水刚夫将膜按功能分为： 分离功能膜 气体/液体分离膜、离子交换膜、化学功能膜 能量转化功能膜 浓差能量转化膜、光能转化膜、机械能转化膜、电 能转化膜，导电膜 生物功能膜 探感膜、生物反应器、医用膜
几种主要分离膜的分离过程
膜过程 微滤 推动力 压力差 传递机理 颗粒大小形状 透过物 水、溶剂溶解物 截留物 膜类型 纤维多孔膜
秦鹏 胡书厚 刘盛松 齐耀辉
智能金属材料
功能材料
智能材料
智能无机非金属材料
智能高分子材料
多水平结构层次 较弱的分子间作用力 侧链易引入官能团 便于分子设计和精细控制 质轻易涂覆 利于感知判 断环境实现 环境响应
智能材料与普通材料的区别
智能材料特征
传感功能 反馈功能 信息识别与积累功能 响应功能 自诊断能力 自修复能力 自调节能力
对应力形状体积色泽等有记效 应
热适应性，可逆收缩性
智能高分子 凝胶 智能高分子 复合材料 智能高分子膜
三维高分子网络与溶剂 组成的体系，体积相转变 集成传感器、信息处理器 功能驱动器，多学科交叉产物 选择性渗透、选择性吸附和分离 等 膜的组成、结构和形态的变化
下面简要的介绍三种智能高分子材料： 智能高分子膜 记忆功能高分子材料 智能高分子凝胶
液膜分离
浓度差
杂质
记忆功能高分子材料（shape memory polyme r)
形状记忆是指具有初始形状的制品，经形变固定之后，通过 加热等外部条件刺激手段的处理，又可使其恢复初始形状的 现象,可分为热致感应型，光致感应型，电致感应型，化学感 应型四种。 记忆起始态
应力记忆高分子材料 形状记忆高分子材料 体积记忆高分子材料 色泽记忆高分子材料
4）按功能分类 日本著名高分子学者清水刚夫将膜按功能分为： 分离功能膜 气体/液体分离膜、离子交换膜、化学功能膜 能量转化功能膜 浓差能量转化膜、光能转化膜、机械能转化膜、电 能转化膜，导电膜 生物功能膜 探感膜、生物反应器、医用膜
几种主要分离膜的分离过程
膜过程 微滤 推动力 压力差 传递机理 颗粒大小形状 透过物 水、溶剂溶解物 截留物 膜类型 纤维多孔膜
功能高分子05-课件
I NqS
（5—5）
10
第五章 导电高分子
而载流子的迁移速度ν通常与外加电场强度E
成正比：
v E
（5—6）
式中，比例常数μ为载流子的迁移率，是单位
场强下载流子的迁移速度，单位为（cm2·V-1·s-1）。
结合式（5—2），（5—4），（5—5）和（5—
6），可知
Nq
（5—7）
11
第五章 导电高分子
Rd S
同样，对电导则有：
（5—3）
G S d
（5—4）
7
第五章 导电高分子
上两式中，ρ称为电阻率，单位为（Ω·cm）， σ称为电导率，单位为（Ω-1·cm-1）。
显然，电阻率和电导率都不再与材料的尺寸有 关，而只决定于它们的性质，因此是物质的本征参 数，都可用来作为表征材料导电性的尺度。
在讨论材料的导电性时，更习惯采用电导率来 表示。
14
第五章 导电高分子
1.3 导电高分子的类型 按照材料的结构与组成，可将导电高分子分成
两大类。一类是结构型（本征型）导电高分子，另 一类是复合型导电高分子。 1.3.1 结构型导电高分子
结构型导电高分子本身具有“固有”的导电性， 由聚合物结构提供导电载流子（包括电子、离子或 空穴）。这类聚合物经掺杂后，电导率可大幅度提 高，其中有些甚至可达到金属的导电水平。
8
第五章 导电高分子
材料的导电性是由于物质内部存在的带电粒子 的移动引起的。这些带电粒子可以是正、负离子， 也可以是电子或空穴，统称为载流子。载流子在外 加电场作用下沿电场方向运动，就形成电流。可 见，材料导电性的好坏，与物质所含的载流子数目 及其运动速度有关。
9
第五章 导电高分子
智能高分子材料讲解
30
药物释放体系的功能
（1）药物控制释放功能：使特定部位的血药浓度 维持在要求的合理范围内；
（2）药物靶向释放功能：使药物只输送到治疗目 标部位；
（3）药量少； （4）毒副作用小，安全、可靠； （5）使用方便，易于被患者接受； （6）具有一定的物理和化学稳定性。
31
药物释放体系的分类 按药物在体系中的存放形式 (1)贮存器型药物释放体系 1.利用高分子材料的成膜性制成的微包囊，药 物包于其中； 2. 药物释放速率由高分子材料的种类及微包囊 的膜厚控制。
• 8.6.2 智能药物释放体系
8.6.2.1 概念的提出及含义 8.6.2.2 刺激响应性
8.6.2.3 靶向药物释放体系
29Βιβλιοθήκη 8.6.1 药物释放体系8.6.1.1 概述
“药物治疗”
药物
+
给药方式
药物释放体系(Drug Delivery System，DDS)
代替常规药物制剂，能够在固定时间内、按照 预定方向向全身或某一特定器官连续释放一种或 多种药物，并且在一段固定时间内，使药物在血 液和组织中的浓度能稳定于某一适当水平。
39
特 点： 类细胞膜结构—易吸收、生物降解性、易代谢；
物理包裹，不改变药物分子结构—降低药物毒性， 减少药物用量；
可激活机体的自身免疫功能；
靶向性——利用药物载体的释放系统改变药物的 动力学和体内分布,使药物只作用于病变部位的靶 组织,而避免作用于正常细胞的作用特点。
(1)天然靶向性； (2)物理靶向性； (3)配体靶向性。
33
8.6.1.2 药物释放体系的载体材料
作用： 药物缓释、导向、用药方便
种类： 高分子材料 *天然高分子材料 *改性的天然高分子材料 *合成高分子材料。
药物释放体系的功能
（1）药物控制释放功能：使特定部位的血药浓度 维持在要求的合理范围内；
（2）药物靶向释放功能：使药物只输送到治疗目 标部位；
（3）药量少； （4）毒副作用小，安全、可靠； （5）使用方便，易于被患者接受； （6）具有一定的物理和化学稳定性。
31
药物释放体系的分类 按药物在体系中的存放形式 (1)贮存器型药物释放体系 1.利用高分子材料的成膜性制成的微包囊，药 物包于其中； 2. 药物释放速率由高分子材料的种类及微包囊 的膜厚控制。
• 8.6.2 智能药物释放体系
8.6.2.1 概念的提出及含义 8.6.2.2 刺激响应性
8.6.2.3 靶向药物释放体系
29Βιβλιοθήκη 8.6.1 药物释放体系8.6.1.1 概述
“药物治疗”
药物
+
给药方式
药物释放体系(Drug Delivery System，DDS)
代替常规药物制剂，能够在固定时间内、按照 预定方向向全身或某一特定器官连续释放一种或 多种药物，并且在一段固定时间内，使药物在血 液和组织中的浓度能稳定于某一适当水平。
39
特 点： 类细胞膜结构—易吸收、生物降解性、易代谢；
物理包裹，不改变药物分子结构—降低药物毒性， 减少药物用量；
可激活机体的自身免疫功能；
靶向性——利用药物载体的释放系统改变药物的 动力学和体内分布,使药物只作用于病变部位的靶 组织,而避免作用于正常细胞的作用特点。
(1)天然靶向性； (2)物理靶向性； (3)配体靶向性。
33
8.6.1.2 药物释放体系的载体材料
作用： 药物缓释、导向、用药方便
种类： 高分子材料 *天然高分子材料 *改性的天然高分子材料 *合成高分子材料。
功能高分子材料ppt课件
A. 丙烯酸钠是高吸水性树脂的主要成分 B. 高吸水性树脂成品是线型结构 C. 二氧化碳和环氧丙烷在催化剂作用下可生成一种可降解的塑料 D. 高分子制成的“人造金属”能够导电导热，所以有金属光泽
随堂练习
2. 下列关于功能高分子材料，说法不正确的是( C )
A. 生物高分子材料、隐身材料、液晶高分子材料等属于功能高分子材料 B. 高分子分离膜可用于海水淡化、分离工业废水、浓缩天然果汁等 C. 高分子药物和有机玻璃都属于功能高分子材料 D. 纤维素难溶于水的主要原因是其链间有多个氢键
聚丙烯纤维很难降解，根据其结构特点，你建议寻找哪类高分子材料替代 聚丙烯？ 聚丙烯纤维特点：无毒、疏水性的线型高分子材料； 可以用聚酯类线型性高分子材料代替，实现可降解；且聚乳酸比普通聚酯类相 比，既能降解，又可再生！
微生物降解材料 聚乳酸
聚乳酸是一种可生物降解的高分子材料，其结构简式如图，主要用于制造 可降解纤维、可降解塑料和医用材料。以淀粉为原料，先水解为葡萄糖，再在 乳酸菌的作用下将葡萄糖转变为乳酸，乳酸在催化剂作用下可聚合成聚乳酸。 聚乳酸材料废弃后，先水解成乳酸，乳酸在微生物和氧气的作用下可生成CO2 和H2O。请用化学方程式表示上述过程。
第五章 第二节 高分子材料
一、通用高分子材料 二、功能高分子材料
第五章 第二节 第二课时 功能高分子材料
一、高吸水性树脂 二、微生物降解材料
三、高分子分离膜
生活答疑
疫情期间曾“一罩难求”，有不法分子用纸张(天然纤维素)代替口罩材料， 你知道如何用简单的方法鉴别真假吗？
纤维素(多糖)
聚丙烯
➢ 加水鉴别吸水性：纸张有亲水基，能吸水；聚丙烯无亲水基，不吸水； ➢ 燃烧法鉴别：纸张燃烧后灰烬易碾碎；合成纤维燃烧时刺鼻呛味，燃烧后
随堂练习
2. 下列关于功能高分子材料，说法不正确的是( C )
A. 生物高分子材料、隐身材料、液晶高分子材料等属于功能高分子材料 B. 高分子分离膜可用于海水淡化、分离工业废水、浓缩天然果汁等 C. 高分子药物和有机玻璃都属于功能高分子材料 D. 纤维素难溶于水的主要原因是其链间有多个氢键
聚丙烯纤维很难降解，根据其结构特点，你建议寻找哪类高分子材料替代 聚丙烯？ 聚丙烯纤维特点：无毒、疏水性的线型高分子材料； 可以用聚酯类线型性高分子材料代替，实现可降解；且聚乳酸比普通聚酯类相 比，既能降解，又可再生！
微生物降解材料 聚乳酸
聚乳酸是一种可生物降解的高分子材料，其结构简式如图，主要用于制造 可降解纤维、可降解塑料和医用材料。以淀粉为原料，先水解为葡萄糖，再在 乳酸菌的作用下将葡萄糖转变为乳酸，乳酸在催化剂作用下可聚合成聚乳酸。 聚乳酸材料废弃后，先水解成乳酸，乳酸在微生物和氧气的作用下可生成CO2 和H2O。请用化学方程式表示上述过程。
第五章 第二节 高分子材料
一、通用高分子材料 二、功能高分子材料
第五章 第二节 第二课时 功能高分子材料
一、高吸水性树脂 二、微生物降解材料
三、高分子分离膜
生活答疑
疫情期间曾“一罩难求”，有不法分子用纸张(天然纤维素)代替口罩材料， 你知道如何用简单的方法鉴别真假吗？
纤维素(多糖)
聚丙烯
➢ 加水鉴别吸水性：纸张有亲水基，能吸水；聚丙烯无亲水基，不吸水； ➢ 燃烧法鉴别：纸张燃烧后灰烬易碾碎；合成纤维燃烧时刺鼻呛味，燃烧后
《智能高分子材料》课件
智能高分子材料的应用
智能高分子材料在各个领域具有广泛的应用。
应用范围
智能高分子材料可以应用于多个领域，包括生 物医学、环境保护和智能化机械等领域。
生物医学领域中的应用
智能高分子材料可以用于药物传递、组织工程 和生物传感器等方面。
环境保护领域中的应用
智能高分子材料可以用于水处理、污染监测和 环境修复等领域。
随着科技的进步和需求的不断增更广泛的应用前景。
3
挑战与机遇
智能高分子材料的研究面临着一些技术 挑战，但同时也带来了许多创新和商业 机会。
总结
智能高分子材料具有许多优势，并且在未来的发展中有着广阔的前景。发挥 智能高分子材料在各个领域中的作用将促进科技创新和社会进步。
《智能高分子材料》PPT课件
什么是智能高分子材料
智能高分子材料具有高分子材料的特点，但其特殊之处在于可以根据外界刺激作出相应的变化，具备某种可控、 可调节性质。
智能高分子材料的分类
智能高分子材料可以根据响应方式、响应机理和功能进行分类。 • 根据响应方式分类 • 根据响应机理分类 • 根据功能分类
智能化机械领域中的应用
智能高分子材料可以用于机械传动、变形控制 和智能感知等方面。
智能高分子材料的研究进展
智能高分子材料的研究一直在不断取得进展，涉及最新的研究成果、发展趋势以及面临的挑战与机遇。
1
最新研究成果
通过不断的研究和创新，智能高分子材
发展趋势
2
料的应用领域不断拓展，并取得了许多 重要的研究成果。
智能高分子材料(完整版)ppt资料
〔6〕智能织物 防水透湿织物、变色纺织品、调温纺织品、智
能平安防护纺织品等。
8
4.2 高分子凝胶及体积相转变
高分子凝胶：复合体系
网络的交联结构——使它不溶解而保持一定的形状； 亲溶剂型基团——使它可被溶剂溶胀。
体积相转变： 溶胀相
收缩相
凝胶的体积随外界环境因子变化而产生不连续 变化的现象——凝胶的体积相转变。
★聚丙烯酸(PAAC)和聚N, N－二甲基丙烯酰胺 (PDMAAM)网络互穿形成的聚合物水凝胶 机理：氢键的形成与断裂。
13
(2)光敏感性凝胶 由于光辐射(光刺激)而发生体积相转变的凝胶
机理一：聚合物链上的光敏感分子的经光辐照后 发生光异构化，伴随几何结构的改变， 发生不连续的相转变。
机理二：光敏感分子发生光解离作用(即遇光分解 产生的离子化)，使凝胶内外离子浓度差 改变，造成凝胶渗透压突变，促使凝胶发 生溶胀做出光响应。
机理：随外界pH值变化，酸、碱基团的解离或 质子化程度相应改变，导致聚合物网络 结构单元的离子键或氢键状态改变；
18
(1) pH敏感性凝胶
★聚丙烯酸〔羧基电离〕
高pH值：溶胀 正、负离子间相互吸引——凝胶收缩；
(3)记忆功能高分子材料 结构特征：网络中含有大量易水解或质子化的酸、碱基团(如羧基或氨基)。 结构特征：网络中含有大量易水解或质子化的酸、碱基团(如羧基或氨基)。
体积发生变化的临界转化温度——低临界溶解温度 (lower critical solution temperatureture，LCST)。
12
高温收缩型 温度低于LCST时溶胀，高于LCST时收缩。
★聚异丙基丙烯酰胺(PNIPA) 机理：疏水基团的疏水作用。
低温收缩型 温度低于LCST时收缩，高于LCST时溶胀。
能平安防护纺织品等。
8
4.2 高分子凝胶及体积相转变
高分子凝胶：复合体系
网络的交联结构——使它不溶解而保持一定的形状； 亲溶剂型基团——使它可被溶剂溶胀。
体积相转变： 溶胀相
收缩相
凝胶的体积随外界环境因子变化而产生不连续 变化的现象——凝胶的体积相转变。
★聚丙烯酸(PAAC)和聚N, N－二甲基丙烯酰胺 (PDMAAM)网络互穿形成的聚合物水凝胶 机理：氢键的形成与断裂。
13
(2)光敏感性凝胶 由于光辐射(光刺激)而发生体积相转变的凝胶
机理一：聚合物链上的光敏感分子的经光辐照后 发生光异构化，伴随几何结构的改变， 发生不连续的相转变。
机理二：光敏感分子发生光解离作用(即遇光分解 产生的离子化)，使凝胶内外离子浓度差 改变，造成凝胶渗透压突变，促使凝胶发 生溶胀做出光响应。
机理：随外界pH值变化，酸、碱基团的解离或 质子化程度相应改变，导致聚合物网络 结构单元的离子键或氢键状态改变；
18
(1) pH敏感性凝胶
★聚丙烯酸〔羧基电离〕
高pH值：溶胀 正、负离子间相互吸引——凝胶收缩；
(3)记忆功能高分子材料 结构特征：网络中含有大量易水解或质子化的酸、碱基团(如羧基或氨基)。 结构特征：网络中含有大量易水解或质子化的酸、碱基团(如羧基或氨基)。
体积发生变化的临界转化温度——低临界溶解温度 (lower critical solution temperatureture，LCST)。
12
高温收缩型 温度低于LCST时溶胀，高于LCST时收缩。
★聚异丙基丙烯酰胺(PNIPA) 机理：疏水基团的疏水作用。
低温收缩型 温度低于LCST时收缩，高于LCST时溶胀。
第五章第二节第二课时功能高分子材料
为什么一种不可吸水一种可吸水？
亲水基团
线型结构
餐巾纸
保鲜膜
材料
主要成分
保鲜膜
聚乙烯
餐巾纸
纤维素
结构简式
无
OH
（C6H7O2） OH
OH
纤维素链
H
O H
O
H
O H 亲水基
HH
O
氢
键
H
O H
O
H
O
H
H
O
HH
O
O
H
官能团
H
因此，餐巾纸可吸水性，保鲜膜不可吸水。
—OH
n
亲水基团
对比：
种类
吸水性
保水性
传统吸水性材料
，易发生 加成 反应和
___
氧化 __反应。
提示 实验室中盛放 KMnO4溶液、浓HNO3、
液溴、汽油、苯、四氯化碳等有机试剂 的
试剂瓶的瓶塞不能用橡胶塞。
➢有无办法对橡胶进行改性，使它克服这些缺点？
P147
思考与讨论：在橡胶工业中，天然橡胶与合成橡胶一般都要经过
硫化工艺，将橡胶的线型结构转变为网状结构。在制备高吸水性
线型
网状
在合成高吸水性树脂中, 聚丙烯酸钠类具有吸水量大、吸水
速度快、价格便宜等优点而广受人们青睐。
高吸水性树脂
方法2：
用带有强亲水基团的烯类单体进行聚合
丙烯酸钠
交联剂
网状聚丙烯酸钠高吸水性树脂
请写出丙烯酸钠合成聚丙烯酸钠高吸水性树脂反应方程式：
n CH2 CHCOONa
一定条件
CH2
CH
n
COONa
分子分离膜。鳌合高分子、高分子催
亲水基团
线型结构
餐巾纸
保鲜膜
材料
主要成分
保鲜膜
聚乙烯
餐巾纸
纤维素
结构简式
无
OH
（C6H7O2） OH
OH
纤维素链
H
O H
O
H
O H 亲水基
HH
O
氢
键
H
O H
O
H
O
H
H
O
HH
O
O
H
官能团
H
因此，餐巾纸可吸水性，保鲜膜不可吸水。
—OH
n
亲水基团
对比：
种类
吸水性
保水性
传统吸水性材料
，易发生 加成 反应和
___
氧化 __反应。
提示 实验室中盛放 KMnO4溶液、浓HNO3、
液溴、汽油、苯、四氯化碳等有机试剂 的
试剂瓶的瓶塞不能用橡胶塞。
➢有无办法对橡胶进行改性，使它克服这些缺点？
P147
思考与讨论：在橡胶工业中，天然橡胶与合成橡胶一般都要经过
硫化工艺，将橡胶的线型结构转变为网状结构。在制备高吸水性
线型
网状
在合成高吸水性树脂中, 聚丙烯酸钠类具有吸水量大、吸水
速度快、价格便宜等优点而广受人们青睐。
高吸水性树脂
方法2：
用带有强亲水基团的烯类单体进行聚合
丙烯酸钠
交联剂
网状聚丙烯酸钠高吸水性树脂
请写出丙烯酸钠合成聚丙烯酸钠高吸水性树脂反应方程式：
n CH2 CHCOONa
一定条件
CH2
CH
n
COONa
分子分离膜。鳌合高分子、高分子催
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哪些类型？
2、什么是形状记忆高分子材料？如何分类？举
例说明形状记忆高分子材料的应用。
3、什么是高分子凝胶？智能高分子凝胶的结构
有什么特点？
智能材料——对于外界环境的物理或化学刺 激，自身的某些物理、化学性质发生相应突变 的材料。 又称“机敏材料”。smart material
智能材料属于仿生材料。
智能金属材料 智能材料 智能无机非金属材料
智能高分子材料
智能高分子材料 intelligent polymer ——对于外界环境的物理或化学刺激，自身
的某些物理、化学性质发生相应突变的高分
子材料。
生物组织——天然高分子凝胶
如海参、肌肉组织
刺激响应性智能高分子凝胶——“软湿”材料
高分子凝胶 ——是指三维网络结构的高分子化合物与溶剂
组成的体系。
可以溶胀，但不溶解。
水凝胶 绝大多数天然凝胶，许多合成凝胶
有机凝胶 化学凝胶
物理凝胶
智能型高分子凝胶的结构特点： ①三维高分子网络与溶剂组成的体系；
日本研制出形状记忆塑料——苯乙烯和丁二
烯共聚物。
当加热至60℃时，丁二烯部分开始软化，而
苯乙烯仍然保持坚硬，以此来保持形状记忆功
能。
热致形状记忆高分子的应用
——热收缩管
热收缩管主要用于仪器内线路集合、线路终
端的绝缘保护、通讯电缆的接头防水、钢管线
路接合处的防腐工程、异径管的连接。
热致形状记忆高分子的应用
葡萄糖响应高分子凝胶配合物形成的
胰岛素释放微囊
原理：PVA凝胶与硼酸聚合物可以产生可逆的键合形
成配合物，当葡萄糖分子渗入后，PVA凝胶与硼酸聚
合物间的键合被葡萄糖所取代，大分子间的键合解离，
溶胀度增大。
以此配合物作为胰岛素的载体，可形成胰岛素释放 微囊。
11月11日，荷兰飞利浦电子公司称他们公司发明了
（4）化学感应型形状记忆高分子材料： ——利用材料周围介质性质的变化来激发材料 变形的形状回复。 常见的化学感应方式有pH值变化、平衡离子 臵换、螯合反应、相转变反应和氧化还原反应 等，这类物质有部分皂化的聚丙烯酰胺、聚乙 烯醇和聚丙烯酸混合物薄膜等。
热致形状记忆高分子种类
聚烯烃类：耐高温、耐腐蚀场合
§5.1 智能型高分子凝胶 §5.2 形状记忆型高分子材料 作业
生物体是一个高度自组装的智能材料系统，
具有传感、处理和执行功能。
1989年提出智能材料概念。
intelligent material
智能材料——可以感知外部刺激(传感功能)，
通过自我判断和自我结论(处理功能)，实现自我
指令和自我执行(执行功能)的材料。
从记忆起始态→固定变形态→回复起始态。
根据形状回复原理分为4类： （1）热致形状记忆高分子材料
（2）电致形状记忆高分子材料
（3）光致形状记忆高分子材料
（4）化学感应型形状记忆高分子材料
形状记忆功能由其内部结构决定
形状记忆树脂由两种物态组成：
①保持成品形状的固定相，可用来记忆最初成
型时的形状；
②随温度变化而发生软化-硬化的可逆变化的可 逆相，它能够保证成品可以改变形状。 由于固定相和可逆相都有自己的软化温度，因 此调节和改变温度是使形状记忆树脂转变为固定
相或可逆相的关键。
（1）热致形状记忆高分子材料： ——是在室温以上变形，并能在室温固定形变且 可长期存放，当再升温至某一特定响应温度时，制 件能很快回复初始形状的聚合物。 广泛用于医疗卫生、体育运动、建筑、包装、汽 车及科学实验等领域，如医用器械、泡沫塑料、座 垫、光信息记录介质及报警器等。
（2）电致形状记忆高分子材料：
利用这种体系可得到控释药物，还能用于制造 人工肌肉。
形状记忆型高分子材料
——就是在一定条件下被赋予一定的形状（起始 态），当外部条件发生变化时，它可相应地改变形状 并将其固定下来（变形态），如果外部环境以特定的 方式和规律再一次发生变化，形状便可逆地回复到起 始态的高分子材料。 整个过程完成了一个循环：
软段在室温范围内可以是结晶的，或玻璃化 转变温度须高于室温，即具有塑料的特性； 当温度升到软段的高弹态或结晶熔点时，软
段的微观布朗运动加剧而易产生形变，但硬段
仍于玻璃态或结晶态，阻止分子链产生滑移， 抵抗形变，从而产生回弹性，即记忆性，而当 温度下降到其玻璃态时，形变被“冻结”固定 下来。
高分子智能材料已成为材料科学的一个重要研究领域，各国 科学家正在为此作不懈的努力。从人类发展的历史证明，每一 种重要材料的发现和利用，都会把人类支配和改造自然的能力 提高到一个新的水平，给社会生产力和人类生活带来巨大的变 化，把人类物质文明和精神文明向前推进一步。
一种堪称“聪明”的胶囊——“i胶囊”，“i胶囊”
内安装有一个微型处理器和一个控制施药量的微型 泵，病人只需像吞服普通胶囊一样把它吃下，它就 可以通过感应消化道内不同部分的酸碱度确定施药 部位，并根据预臵程序向患处释放适量药物。
光敏感性凝胶
光敏感性凝胶——是由于光辐射而发生体积 相转变的凝胶。
如紫外光辐射时，凝胶网络中的光敏感基团
聚酯类：耐热、耐化学药品-医用
聚氨酯类：纺织、建筑、医学
形状记忆聚氨酯
聚氨酯在纺织中主要应用于织物的涂层，采用形
状记忆聚氨酯能使制品的透湿透气性可以根据温度
控制，最大程度满足穿着者舒适性的要求。
合成皮革的可擦伤恢复性，织物的抗皱性能(形状
记忆整理)、服装的袖口、衣领的保形性等都可以通 过其形状记忆功能来改善。
激刺
应响
智能高分子凝胶的分类
温敏性凝胶★
PH响应性凝胶★
电场响应性凝胶★ 化学物质响应性凝胶★ 光响应性凝胶★ 磁场响应性凝胶★
温敏性凝胶
温敏性凝胶——是其体积随温度变化的高分子凝胶。 高温收缩性凝胶 聚异丙基丙烯酰胺
低温收缩性凝胶 聚丙烯酸和聚N,N-二甲基丙烯酰胺
聚丙烯酸和聚N,N-二甲基丙烯酰胺形成互穿网络凝胶 低温时(T﹤60℃)，凝胶网络内形成氢键，体积收缩， 高温时(T﹥60℃)，氢键解离，凝胶溶胀。
热致形状记忆高分子的应用
——紧固铆钉
热致形状记忆高分子的应用
——变形物的复原
日本几家汽车公司甚至设想把形状记忆塑料 制成汽车的保险杠和易撞伤部位，一旦汽车撞
瘪，只要稍微加热（如用电吹风），就会恢复
原形。
形状记忆聚氨酯是热致高分子记忆材料，是 由两种不同玻璃化温度的高分子组分聚合而成
的嵌段共聚物，由于一个分子中的两种组分不
——是热致形状记忆功能高分子材料与具有导电 性能物质（如导电炭黑、金属粉末及导电高分子 等）的复合材料。该复合材料通过电流产生的热 量使体系温度升高，致使形状回复，所以既具有 导电性能，又具有良好的形状记忆功能。 主要用于电子通讯及仪器仪表等领域，如电子 集束管、电磁屏蔽材料等。
（3）光致形状记忆高分子材料：
②高分子主链或侧链上含有离子化基团、极性
和疏水性基团。类似生物体 高分子凝胶的形成？
智能型高分子凝胶的性能特点： 体积相转变
——溶液中凝胶的平衡溶胀体积随外界环境(pH、
离子强度、温度、电场等)的微小变化产生不连
续变化的现象。
体积相转变是凝胶态物质的普遍现象。 体积相转变(收缩和膨胀)的本质
——是网络中高分子链的构象变化。
PH响应性凝胶
PH响应性凝胶——是其体积能随环境的PH值变 化而变化的高分子凝胶。
PH响应性凝胶大分子网络中具有可解离的基团，
其网络结构和电荷密度随PH值变化而变化，并 对凝胶网络的渗透压产生影响，导致其体积发 生不连续变化。
电场响应性凝胶
电场响应性凝胶一般由分子链上带有可电离化基 团的交联聚电解质网络构成，其溶胀和脱溶胀
我国智能高分子材料的研究与开发存在着不足，与世界先进 水平相比尚有相当大的差距，影响了我国信息、航天、航空、 能源、建筑材料、航海、船舶、军事等诸多部门的发展，有时 甚至成为制约某些部门发展的关键因素。
可以看到，21世纪智能高分子材料会被更加广泛的应用，从 而引导材料学的发展方向。可以肯定的说，终有一天各种各样 实用的智能材料会大量出现在我们的面前。
聚异丙基丙烯酰胺 存在低临界溶解温度LCST T﹤ LCST(32℃) 在水溶液中溶胀
T﹥ LCST(32℃) 凝胶发生急剧的脱水合作用
原因：水分子与聚异丙基丙烯酰胺上氨基间氢键的
形成和解离。
采用不同的化学物质与异丙基丙烯酰胺共聚可以调 整其LCST。
聚异丙基丙烯酰胺及其共聚物凝胶可望用于驱动元
件、智能药物释放载体、分子构象记忆元件等。
能完全互容导致了相的分离，又因为它们是以 化学键相联结的，分离必然受到限制，因此得 到三极结构的形态，即软段区、硬段区以及软 硬段混容区。
柔性的软段区(也称可逆相)能产生很大的形变，
而在硬段区(也称固定相)内，分子被其相互间的
物理交联作用所固定，由于软硬段的共价偶联 而抑制了链的塑性移动，从而产生了回弹性。
——是将某些特定的光致变色基团引入高分子主 链和侧链中，当受到紫外光照射时，光致变色基 团发生光异构化反应，使分子链的状态发生显著 变化，材料在宏观上表现为光致形变；光照停止 时，光致变色基团发生可逆的光异构化反应，分 子链的状态回复，材料也回复原状。
该材料用作印刷材料、光记录材料和药物缓释 剂等。
发生光异构化、光解离等反应，导致基团构 象和偶极距变化，使凝胶溶胀。 可应用于光能-机械能的执行元件。
磁场响应性凝胶
磁场响应性凝胶——包埋有磁性粒子的高吸水 性凝胶。 这类凝胶可用于光开关和图像显示板等。
如用不同的方法将磁性粒子预埋在凝胶中，当 凝胶臵于磁场时，铁磁材料被加热而使凝胶的局 部温度上升，导致凝胶溶胀或收缩；撤掉磁场， 凝胶恢复原来大小。
——固定创伤部位的器材
2、什么是形状记忆高分子材料？如何分类？举
例说明形状记忆高分子材料的应用。
3、什么是高分子凝胶？智能高分子凝胶的结构
有什么特点？
智能材料——对于外界环境的物理或化学刺 激，自身的某些物理、化学性质发生相应突变 的材料。 又称“机敏材料”。smart material
智能材料属于仿生材料。
智能金属材料 智能材料 智能无机非金属材料
智能高分子材料
智能高分子材料 intelligent polymer ——对于外界环境的物理或化学刺激，自身
的某些物理、化学性质发生相应突变的高分
子材料。
生物组织——天然高分子凝胶
如海参、肌肉组织
刺激响应性智能高分子凝胶——“软湿”材料
高分子凝胶 ——是指三维网络结构的高分子化合物与溶剂
组成的体系。
可以溶胀，但不溶解。
水凝胶 绝大多数天然凝胶，许多合成凝胶
有机凝胶 化学凝胶
物理凝胶
智能型高分子凝胶的结构特点： ①三维高分子网络与溶剂组成的体系；
日本研制出形状记忆塑料——苯乙烯和丁二
烯共聚物。
当加热至60℃时，丁二烯部分开始软化，而
苯乙烯仍然保持坚硬，以此来保持形状记忆功
能。
热致形状记忆高分子的应用
——热收缩管
热收缩管主要用于仪器内线路集合、线路终
端的绝缘保护、通讯电缆的接头防水、钢管线
路接合处的防腐工程、异径管的连接。
热致形状记忆高分子的应用
葡萄糖响应高分子凝胶配合物形成的
胰岛素释放微囊
原理：PVA凝胶与硼酸聚合物可以产生可逆的键合形
成配合物，当葡萄糖分子渗入后，PVA凝胶与硼酸聚
合物间的键合被葡萄糖所取代，大分子间的键合解离，
溶胀度增大。
以此配合物作为胰岛素的载体，可形成胰岛素释放 微囊。
11月11日，荷兰飞利浦电子公司称他们公司发明了
（4）化学感应型形状记忆高分子材料： ——利用材料周围介质性质的变化来激发材料 变形的形状回复。 常见的化学感应方式有pH值变化、平衡离子 臵换、螯合反应、相转变反应和氧化还原反应 等，这类物质有部分皂化的聚丙烯酰胺、聚乙 烯醇和聚丙烯酸混合物薄膜等。
热致形状记忆高分子种类
聚烯烃类：耐高温、耐腐蚀场合
§5.1 智能型高分子凝胶 §5.2 形状记忆型高分子材料 作业
生物体是一个高度自组装的智能材料系统，
具有传感、处理和执行功能。
1989年提出智能材料概念。
intelligent material
智能材料——可以感知外部刺激(传感功能)，
通过自我判断和自我结论(处理功能)，实现自我
指令和自我执行(执行功能)的材料。
从记忆起始态→固定变形态→回复起始态。
根据形状回复原理分为4类： （1）热致形状记忆高分子材料
（2）电致形状记忆高分子材料
（3）光致形状记忆高分子材料
（4）化学感应型形状记忆高分子材料
形状记忆功能由其内部结构决定
形状记忆树脂由两种物态组成：
①保持成品形状的固定相，可用来记忆最初成
型时的形状；
②随温度变化而发生软化-硬化的可逆变化的可 逆相，它能够保证成品可以改变形状。 由于固定相和可逆相都有自己的软化温度，因 此调节和改变温度是使形状记忆树脂转变为固定
相或可逆相的关键。
（1）热致形状记忆高分子材料： ——是在室温以上变形，并能在室温固定形变且 可长期存放，当再升温至某一特定响应温度时，制 件能很快回复初始形状的聚合物。 广泛用于医疗卫生、体育运动、建筑、包装、汽 车及科学实验等领域，如医用器械、泡沫塑料、座 垫、光信息记录介质及报警器等。
（2）电致形状记忆高分子材料：
利用这种体系可得到控释药物，还能用于制造 人工肌肉。
形状记忆型高分子材料
——就是在一定条件下被赋予一定的形状（起始 态），当外部条件发生变化时，它可相应地改变形状 并将其固定下来（变形态），如果外部环境以特定的 方式和规律再一次发生变化，形状便可逆地回复到起 始态的高分子材料。 整个过程完成了一个循环：
软段在室温范围内可以是结晶的，或玻璃化 转变温度须高于室温，即具有塑料的特性； 当温度升到软段的高弹态或结晶熔点时，软
段的微观布朗运动加剧而易产生形变，但硬段
仍于玻璃态或结晶态，阻止分子链产生滑移， 抵抗形变，从而产生回弹性，即记忆性，而当 温度下降到其玻璃态时，形变被“冻结”固定 下来。
高分子智能材料已成为材料科学的一个重要研究领域，各国 科学家正在为此作不懈的努力。从人类发展的历史证明，每一 种重要材料的发现和利用，都会把人类支配和改造自然的能力 提高到一个新的水平，给社会生产力和人类生活带来巨大的变 化，把人类物质文明和精神文明向前推进一步。
一种堪称“聪明”的胶囊——“i胶囊”，“i胶囊”
内安装有一个微型处理器和一个控制施药量的微型 泵，病人只需像吞服普通胶囊一样把它吃下，它就 可以通过感应消化道内不同部分的酸碱度确定施药 部位，并根据预臵程序向患处释放适量药物。
光敏感性凝胶
光敏感性凝胶——是由于光辐射而发生体积 相转变的凝胶。
如紫外光辐射时，凝胶网络中的光敏感基团
聚酯类：耐热、耐化学药品-医用
聚氨酯类：纺织、建筑、医学
形状记忆聚氨酯
聚氨酯在纺织中主要应用于织物的涂层，采用形
状记忆聚氨酯能使制品的透湿透气性可以根据温度
控制，最大程度满足穿着者舒适性的要求。
合成皮革的可擦伤恢复性，织物的抗皱性能(形状
记忆整理)、服装的袖口、衣领的保形性等都可以通 过其形状记忆功能来改善。
激刺
应响
智能高分子凝胶的分类
温敏性凝胶★
PH响应性凝胶★
电场响应性凝胶★ 化学物质响应性凝胶★ 光响应性凝胶★ 磁场响应性凝胶★
温敏性凝胶
温敏性凝胶——是其体积随温度变化的高分子凝胶。 高温收缩性凝胶 聚异丙基丙烯酰胺
低温收缩性凝胶 聚丙烯酸和聚N,N-二甲基丙烯酰胺
聚丙烯酸和聚N,N-二甲基丙烯酰胺形成互穿网络凝胶 低温时(T﹤60℃)，凝胶网络内形成氢键，体积收缩， 高温时(T﹥60℃)，氢键解离，凝胶溶胀。
热致形状记忆高分子的应用
——紧固铆钉
热致形状记忆高分子的应用
——变形物的复原
日本几家汽车公司甚至设想把形状记忆塑料 制成汽车的保险杠和易撞伤部位，一旦汽车撞
瘪，只要稍微加热（如用电吹风），就会恢复
原形。
形状记忆聚氨酯是热致高分子记忆材料，是 由两种不同玻璃化温度的高分子组分聚合而成
的嵌段共聚物，由于一个分子中的两种组分不
——是热致形状记忆功能高分子材料与具有导电 性能物质（如导电炭黑、金属粉末及导电高分子 等）的复合材料。该复合材料通过电流产生的热 量使体系温度升高，致使形状回复，所以既具有 导电性能，又具有良好的形状记忆功能。 主要用于电子通讯及仪器仪表等领域，如电子 集束管、电磁屏蔽材料等。
（3）光致形状记忆高分子材料：
②高分子主链或侧链上含有离子化基团、极性
和疏水性基团。类似生物体 高分子凝胶的形成？
智能型高分子凝胶的性能特点： 体积相转变
——溶液中凝胶的平衡溶胀体积随外界环境(pH、
离子强度、温度、电场等)的微小变化产生不连
续变化的现象。
体积相转变是凝胶态物质的普遍现象。 体积相转变(收缩和膨胀)的本质
——是网络中高分子链的构象变化。
PH响应性凝胶
PH响应性凝胶——是其体积能随环境的PH值变 化而变化的高分子凝胶。
PH响应性凝胶大分子网络中具有可解离的基团，
其网络结构和电荷密度随PH值变化而变化，并 对凝胶网络的渗透压产生影响，导致其体积发 生不连续变化。
电场响应性凝胶
电场响应性凝胶一般由分子链上带有可电离化基 团的交联聚电解质网络构成，其溶胀和脱溶胀
我国智能高分子材料的研究与开发存在着不足，与世界先进 水平相比尚有相当大的差距，影响了我国信息、航天、航空、 能源、建筑材料、航海、船舶、军事等诸多部门的发展，有时 甚至成为制约某些部门发展的关键因素。
可以看到，21世纪智能高分子材料会被更加广泛的应用，从 而引导材料学的发展方向。可以肯定的说，终有一天各种各样 实用的智能材料会大量出现在我们的面前。
聚异丙基丙烯酰胺 存在低临界溶解温度LCST T﹤ LCST(32℃) 在水溶液中溶胀
T﹥ LCST(32℃) 凝胶发生急剧的脱水合作用
原因：水分子与聚异丙基丙烯酰胺上氨基间氢键的
形成和解离。
采用不同的化学物质与异丙基丙烯酰胺共聚可以调 整其LCST。
聚异丙基丙烯酰胺及其共聚物凝胶可望用于驱动元
件、智能药物释放载体、分子构象记忆元件等。
能完全互容导致了相的分离，又因为它们是以 化学键相联结的，分离必然受到限制，因此得 到三极结构的形态，即软段区、硬段区以及软 硬段混容区。
柔性的软段区(也称可逆相)能产生很大的形变，
而在硬段区(也称固定相)内，分子被其相互间的
物理交联作用所固定，由于软硬段的共价偶联 而抑制了链的塑性移动，从而产生了回弹性。
——是将某些特定的光致变色基团引入高分子主 链和侧链中，当受到紫外光照射时，光致变色基 团发生光异构化反应，使分子链的状态发生显著 变化，材料在宏观上表现为光致形变；光照停止 时，光致变色基团发生可逆的光异构化反应，分 子链的状态回复，材料也回复原状。
该材料用作印刷材料、光记录材料和药物缓释 剂等。
发生光异构化、光解离等反应，导致基团构 象和偶极距变化，使凝胶溶胀。 可应用于光能-机械能的执行元件。
磁场响应性凝胶
磁场响应性凝胶——包埋有磁性粒子的高吸水 性凝胶。 这类凝胶可用于光开关和图像显示板等。
如用不同的方法将磁性粒子预埋在凝胶中，当 凝胶臵于磁场时，铁磁材料被加热而使凝胶的局 部温度上升，导致凝胶溶胀或收缩；撤掉磁场， 凝胶恢复原来大小。
——固定创伤部位的器材