智能高分子材料讲解
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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 。
高分子智能材料全解课件
酸碱性质
配位性质
一些高分子智能材料可以与金属离子 发生配位反应，可以用于制备金属配 合物和催化剂等。
一些高分子智能材料具有酸碱性质， 可以用于制备离子交换树脂和酸碱传 感器等。
热学性质
1 2 3
热稳定性 高分子智能材料的热稳定性与其分子链结构和聚 集态结构密切相关，一些高分子智能材料可以在 高温下保持稳定的性能。
历史与发展
历史
高分子智能材料的研究始于20世纪80年代，随着材料科学、 物理学、化学等学科的发展，高分子智能材料逐渐成为研究 的热点。
发展
近年来，高分子智能材料在传感器、驱动器、智能复合材料 等领域的应用不断拓展，为未来智能化、多功能化的发展提 供了重要支撑。
特点与优势
特点
高分子智能材料具有感知、响应和自适应能力，能够对外界环境或刺激因素作出 快速、灵敏的响应，并表现出良好的稳定性和可重复性。
高分子智能材料全解课件
• 高分子智能材料的概述 • 高分子智能材料的挑战与解决方
01
高分子智能材料的概述
定义与分类
定义
高分子智能材料是指具有感知、响应 和自适应能力的功能材料，能够对外 界环境或刺激因素作出响应，并表现 出一定的智能行为。
分类
根据其响应方式和功能特点，高分子 智能材料可分为刺激响应型、自适应 型和生物仿生型等。
辐射接枝
利用辐射引发高分子智能材料表面上 的自由基，与其它单体进行接枝聚合。
化学镀
在高分子智能材料表面沉积金属或非 金属镀层，提高其导电性、耐腐蚀性 等性能。
04
高分子智能材料的应用领域
电子信息领域
电子信息领域是高分子智能材料应用的重要领域之一。高分子智能材料在电子信息领域中主要用于制 造电子元件、电路板、传感器、执行器等。它们具有优异的电性能、稳定性、耐高温和耐腐蚀等特性， 能够满足电子信息领域对高性能材料的需求。
工程材料—智能高分子材料
智能高分子材料
组长：王文玺 组员：周波 王春杨 石文 王勇
精选2021版课件
1
什么是智能高分子材料
• 智能高分子材料是智能材料的重要组 成部分，是通过分子设计和有机合成 的方法，使有机材料本身具有生物所 赋予的高级功能——自修与自增殖值 能力、识别与鉴别能力、刺激响应与 环境应变能力等。
• 简而言之，它是一种能感知外部刺激 ，能够判断并适当处理且本身可执行 的新型功能材料。
精选2021版课件
9
智能高分子材料--记忆高分子材料 热致形状记忆高分子的应用1
医疗器材-固定创伤部位的器材
医疗器材-手术缝合线
精选2021版课件
10
智能高分子材料--记忆高分子材料
热致形状记忆高分子的应用2
●包装材料 ●变形物的复原，如紧固铆钉等
精选2021版课件
11
展望
➢加快响应速率
➢仿生化
精选2021版课件
5
智能高分子材料的一般分类及应用
精选2021版课件
6
精选2021版课件
7
人造肌肉
• 美国加州大学洛杉矶分校的研究人员已 经制造出了一种人造肌肉，能自我愈合 并发电。此人造肌肉可用于制造行走机 器人，开发更好的义肢，帮助那些残障 人士。
电活性聚合物—人造肌肉材料
• 电活性聚合物是一类膜状绝缘材料，如软硅 树脂、聚丙烯酸橡胶等，在直流电场作用下 会产生大幅度的形变（面积增大，厚度减小 ）。反之，两面电极加上低电压并处于伸展 状态的此类材料，在外力作用下产生面积减 小厚度增加的形变时，两面电极之间的电压 会升高。
利于感知判断环境
实现环境响应。从而 形，成集感知、驱动 和信息处理于一体， 形成类似生物材料那 样具有智能属性的高
组长：王文玺 组员：周波 王春杨 石文 王勇
精选2021版课件
1
什么是智能高分子材料
• 智能高分子材料是智能材料的重要组 成部分，是通过分子设计和有机合成 的方法，使有机材料本身具有生物所 赋予的高级功能——自修与自增殖值 能力、识别与鉴别能力、刺激响应与 环境应变能力等。
• 简而言之，它是一种能感知外部刺激 ，能够判断并适当处理且本身可执行 的新型功能材料。
精选2021版课件
9
智能高分子材料--记忆高分子材料 热致形状记忆高分子的应用1
医疗器材-固定创伤部位的器材
医疗器材-手术缝合线
精选2021版课件
10
智能高分子材料--记忆高分子材料
热致形状记忆高分子的应用2
●包装材料 ●变形物的复原，如紧固铆钉等
精选2021版课件
11
展望
➢加快响应速率
➢仿生化
精选2021版课件
5
智能高分子材料的一般分类及应用
精选2021版课件
6
精选2021版课件
7
人造肌肉
• 美国加州大学洛杉矶分校的研究人员已 经制造出了一种人造肌肉，能自我愈合 并发电。此人造肌肉可用于制造行走机 器人，开发更好的义肢，帮助那些残障 人士。
电活性聚合物—人造肌肉材料
• 电活性聚合物是一类膜状绝缘材料，如软硅 树脂、聚丙烯酸橡胶等，在直流电场作用下 会产生大幅度的形变（面积增大，厚度减小 ）。反之，两面电极加上低电压并处于伸展 状态的此类材料，在外力作用下产生面积减 小厚度增加的形变时，两面电极之间的电压 会升高。
利于感知判断环境
实现环境响应。从而 形，成集感知、驱动 和信息处理于一体， 形成类似生物材料那 样具有智能属性的高
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
高分子智能材料全解PPT课件
将非电量转换为与之有确定关系的电量输出的装 置。
传感器分类
按输入量、输出量、工作原理、能量关系等分类 。
传感器基本原理
利用物理效应、化学效应或生物效应，将被测量 转换为电量。
高分子智能材料在传感器中作用机制
敏感元件
高分子材料作为敏感元件，能够感知被测量的变化并产生响应。
转换元件
将敏感元件产生的响应转换为电量输出。
• 高分子智能材料在高端制造和智能制造中的应用：高分子智能材料在高端制造 和智能制造领域具有广阔的应用前景，如智能传感器、智能执行器、智能机器 人等，将为现代制造业的发展注入新的活力。
THANKS
感谢观看
应用领域及前景展望
应用领域
高分子智能材料在传感器、驱动器、智能纺织品、生物医学、环保等领域具有 广泛的应用前景。
前景展望
随着科技的进步和需求的增长，高分子智能材料的应用领域将不断拓展，同时 对其性能的要求也将不断提高。未来，高分子智能材料将在智能化、多功能化 、环保化等方面取得更大的突破和发展。
02
控的释放行为等。
03
实践举例
列举几个成功应用高分子材料作为药物控释载体的案例，并分析其设计
思路和应用效果。
组织工程支架材料研究进展
组织工程支架材料的作用及要求
阐述组织工程支架材料在组织工程中的作用和所需满足的要求，如良好的生物相容性、适 当的机械性能等。
高分子材料在组织工程支架中的应用
分析高分子材料作为组织工程支架材料的优点和应用现状，如可降解高分子材料、水凝胶 等。
无免疫原性等。
安全性问题及对策
03
探讨高分子材料在生物医学应用中可能存在的安全性
问题，如毒性、致癌性等，并提出相应的解决策略。
传感器分类
按输入量、输出量、工作原理、能量关系等分类 。
传感器基本原理
利用物理效应、化学效应或生物效应，将被测量 转换为电量。
高分子智能材料在传感器中作用机制
敏感元件
高分子材料作为敏感元件，能够感知被测量的变化并产生响应。
转换元件
将敏感元件产生的响应转换为电量输出。
• 高分子智能材料在高端制造和智能制造中的应用：高分子智能材料在高端制造 和智能制造领域具有广阔的应用前景，如智能传感器、智能执行器、智能机器 人等，将为现代制造业的发展注入新的活力。
THANKS
感谢观看
应用领域及前景展望
应用领域
高分子智能材料在传感器、驱动器、智能纺织品、生物医学、环保等领域具有 广泛的应用前景。
前景展望
随着科技的进步和需求的增长，高分子智能材料的应用领域将不断拓展，同时 对其性能的要求也将不断提高。未来，高分子智能材料将在智能化、多功能化 、环保化等方面取得更大的突破和发展。
02
控的释放行为等。
03
实践举例
列举几个成功应用高分子材料作为药物控释载体的案例，并分析其设计
思路和应用效果。
组织工程支架材料研究进展
组织工程支架材料的作用及要求
阐述组织工程支架材料在组织工程中的作用和所需满足的要求，如良好的生物相容性、适 当的机械性能等。
高分子材料在组织工程支架中的应用
分析高分子材料作为组织工程支架材料的优点和应用现状，如可降解高分子材料、水凝胶 等。
无免疫原性等。
安全性问题及对策
03
探讨高分子材料在生物医学应用中可能存在的安全性
问题，如毒性、致癌性等，并提出相应的解决策略。
智能高分子材料与仿生化
应用领域与前景展望
应用领域
智能高分子材料在生物医药领域可用于药物控制释放、生物传感器等；在传感器 领域可用于温度、湿度、气体等传感器；在智能控制领域可用于智能窗户、智能 纺织品等；在环境保护领域可用于污水处理、空气净化等。
前景展望
随着科技的不断发展，智能高分子材料将在更多领域得到应用，如智能家居、智 能交通、智能机器人等。同时，智能高分子材料的研究和应用也将面临更多的挑 战和机遇，如提高材料的性能、降低成本、实现大规模生产等。
跨学科融合成为常态
未来智能高分子材料与仿生化研究将更加注重跨学科融合，形成 多学科协同创新的良好机制。
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感谢您的观看
定量分析。
生物相容性评价指标
细胞毒性试验
通过体外细胞培养实验，评估材料对细胞生 长和增殖的影响。
组织相容性试验
将材料植入动物体内，观察其与周围组织的 相容性和炎症反应情况。
血液相容性试验
研究材料与血液接触时的相容性，包括血小 板粘附、凝血时间等指标。
免疫原性评价
评估材料在植入体内后是否引起免疫排斥反 应及其程度。
02 智能高分子材料制备技术
原料选择与预处理
功能性单体选择
根据智能高分子材料所需性能，选择 具有特定功能的单体，如温度响应性、 pH响应性等。
引发剂与催化剂选择
原料预处理
对原料进行干燥、除杂、纯化等预处 理，以提高聚合反应效率和产品质量。
选用适当的引发剂和催化剂，以控制 聚合反应速率和分子量分布。
航空航天、汽车、建筑、电子等。
指能够将一种形式的能量转换为另一种形式的高分子材料，如光能转 换为电能的光伏材料。
能量储存高分子材料
工程材料—智能高分子材料
工程材料—智能高分子材料智能高分子材料是一类具有特殊功能和响应性能的工程材料，其主要特点是能够对外界刺激做出快速、可控的反应。
智能高分子材料应用广泛，能够在多个领域发挥重要作用，例如电子工程、医疗器械、生物医学、环境治理等。
智能高分子材料的发展离不开高分子合成与调控技术的进步。
目前，智能高分子材料主要分为两大类：一类是自主性响应型材料，能够对外界刺激做出自主性响应；另一类是外部激发型材料，需要外部刺激才能发生响应。
自主性响应型材料的代表性产品之一是形状记忆材料。
形状记忆材料能够在外界刺激下发生形状变化，并且具有记忆功能。
这类材料广泛应用于机械工程领域，例如变形构件、机械臂、航空航天器件等。
另外，还有智能传感材料，可以将外界刺激转化为信号输出，用于传感器、医疗器械等领域。
外部激发型材料的代表性产品之一是压电材料。
压电材料具有压电效应，即在受到外力作用时产生电荷分布和电势的变化，反之亦然。
压电材料广泛应用于声音探测、声学传感器、振动控制器等领域。
另外，还有光致变色材料，可以在受到光照时发生颜色变化，用于光学器件、光电子器件等领域。
除了这些应用较广的智能高分子材料外，还有一些新型智能高分子材料在不同领域得到了应用。
例如，磁致变形材料具有在磁场作用下发生形状变化的特性，可以用于微机械器件、磁传感器等领域。
电致变形材料则具有在电磁场作用下发生形状变化的特性，可以用于微纳机械器件、电控机械臂等领域。
智能高分子材料的应用还面临一些挑战和难题。
例如，材料的稳定性和寿命是研究的重要方向之一、材料的性能需要保持一定的稳定性，并且耐久性要足够长，以适应不同环境下的应用需求。
另外，智能高分子材料的合成和加工技术也需要不断发展，以提高材料的性能和制备效率。
总的来说，智能高分子材料是一类非常有潜力的工程材料，具有广阔的应用前景。
随着科学技术的不断进步，智能高分子材料的研究将更加深入，更多的功能材料将得到开发和应用。
同时，智能高分子材料的研究也需要与其他领域的交叉融合，共同推动材料科学的发展。
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。
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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。
第4章智能高分子材料课件
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 低pH值：收缩 ★壳聚糖 (CS － NH2) 与聚丙二醇聚醚 (PE) 的半 互穿聚合物
冷却 加热
混浊
★离子化的部分水解聚丙烯酰胺凝胶置于水－丙酮溶 液中 随溶剂浓度和温度变化，凝胶溶胀或收缩数倍。
新的研究领域：灵巧凝胶、智能凝胶
4
智能高分子材料的研究内容：
(1)智能高分子凝胶 ——刺激响应性高分子凝胶 受到环境刺激时会随之响应，发生结构、物
理性质、化学性质变化的凝胶。
单一响应性 —— 压力、温度、光强、电 ( 磁 ) 场、 组成、pH值、离子强度、特异 的化学物质刺激； 双(多)重响应性——热-光、磁－热、pH值－离 子刺激等。
13
(2)光敏感性凝胶Fra bibliotek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。
接触电场：部分水解的聚丙烯酰胺凝胶浸入50% 的丙酮水溶液中 非接触电场：聚乙烯醇(PVA)与聚丙烯酸(PAA) 共混物弯曲
应用：化学开关、药物释放体系、人工肌肉 17
4.3.2 化学刺激响应性
(1) pH敏感性凝胶
随pH值的变化发生溶胀或收缩的凝胶。 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)。 机理：随外界 pH 值变化，酸、碱基团的解离或
《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。
第4章智能高分子材料(共33张PPT)
生溶胀和收缩。
机理：将铁磁体“种植〞在凝胶内，当施加磁场时铁磁 体发热，使周围凝胶温度升高诱发溶胀或收缩。 去除磁场后，凝胶冷却，恢复至原来的尺寸。
制备：将微细镍针状结晶置于预先形成的凝胶中； 以聚乙烯醇涂着于微米级镍薄片上，与单体溶液 混合后再聚合成凝胶。
14
(4)电场敏感性凝胶
在电场刺激下，能产生溶胀和收缩并将电能转变 为机械能的凝胶.
机理：将铁磁体“种植〞在凝胶内，当施加磁场时铁磁体发热，使周围凝胶温度升高诱发溶胀或收缩。
刺激； 污泥脱水——聚乙烯基甲基醚(PVME)凝胶海绵吸收污泥中的水分，污泥脱水后得到浓缩，别离再生吸水溶胀的凝胶可循环利用。
双(多)重响应性——热-光、磁－热、pH值－离子刺 激等。
4
(2)智能药物释放体系 当药物所在环境发生变化时，体系能够感知并做出相
受到环境刺激时会随之响应，发生结构、物理 作自动调光玻璃。
●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，产生变形
温度低于LCST时溶胀，高于LCST时收缩。
性质、化学性质变化的凝胶。 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)。
11
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。
★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。
12
(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：将铁磁体“种植〞在凝胶内，当施加磁场时铁磁 体发热，使周围凝胶温度升高诱发溶胀或收缩。 去除磁场后，凝胶冷却，恢复至原来的尺寸。
制备：将微细镍针状结晶置于预先形成的凝胶中； 以聚乙烯醇涂着于微米级镍薄片上，与单体溶液 混合后再聚合成凝胶。
14
(4)电场敏感性凝胶
在电场刺激下，能产生溶胀和收缩并将电能转变 为机械能的凝胶.
机理：将铁磁体“种植〞在凝胶内，当施加磁场时铁磁体发热，使周围凝胶温度升高诱发溶胀或收缩。
刺激； 污泥脱水——聚乙烯基甲基醚(PVME)凝胶海绵吸收污泥中的水分，污泥脱水后得到浓缩，别离再生吸水溶胀的凝胶可循环利用。
双(多)重响应性——热-光、磁－热、pH值－离子刺 激等。
4
(2)智能药物释放体系 当药物所在环境发生变化时，体系能够感知并做出相
受到环境刺激时会随之响应，发生结构、物理 作自动调光玻璃。
●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，产生变形
温度低于LCST时溶胀，高于LCST时收缩。
性质、化学性质变化的凝胶。 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)。
11
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。
★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。
12
(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
智能高分子材料
用途
PNIPAM及其共聚物凝胶的体积相转变可使它们的物理性能发生很大变 化，因此可望将此类材料用作：(1)驱动元件；(2)温度调控的生物偶联物， 控制酶活性；(3)使水由高分子溶液中萃取的分离组件；(4)智能药物释放 载体。
5） 表面活性剂
3） 电场 电活性凝胶是其溶胀易受电场（或电流）影响的凝 胶。此类刺激响应凝胶是由交联聚电解质（分子链上 带有可离子化基团的高聚物）网络组成，在此类凝胶 中，荷电基团的抗衡离子在电场中迁移，使凝胶网络
智能子材料
性质
对应力形状体积色泽等有记 忆效应
应用
医用材料，包装材料织 物材料，热收缩管
智能纤维织物
聚乙二醇与各种纤维共混物 热适应性， 可逆收缩性
三维高分子网络与溶剂组成 的体系，体积相转变
服装 保温系统，传感/ 执行系统，生物医用压 力绷带
组织培养，环境工程， 化学机械系统，调光材 料，智能药物释放体系 自愈合，自应变，自动 修补混凝土，减震速造 建筑材料，形状记忆合 金与复合功能器件，压 电材料
2） pH值
pH响应性凝胶是其体积能随环境pH值变化的高 分子凝胶。这类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介质pH值变化， 并对凝胶网络的渗透压产生影响；同时因网络中 增加了离子，离子强度的变化也引起体积的变化。 pH响应性凝胶，亦可以是物理交联的刚直的非极 性结构与柔韧的极性结构组成的嵌段聚合物。例 如多嵌段聚胺凝胶，其分子链中含有聚脲链段(硬 段)和聚氧化乙烯链段(软段)。
智能高分子凝胶的刺激响应性与分类
刺激
物理刺激 化学刺激
分类 pH响应性凝胶 生化响应性凝胶 盐敏凝胶
温度响应性凝胶
温度
光 压力
高分子材料第三章第五节智能高分子凝胶
电场
有些凝胶的溶胀行为会因特定物 质（如糖类）的刺激而发生突变， 例如药物释放体系可依据病灶引 起的化学物质（或物理信号）的 变化进行自反馈，通过凝胶的溶 胀与收缩调控药物释放的通、断。 另外，可在相转变附近将生理活 性酶、受体或细胞包埋入凝胶中， 使其在目标分子等近旁诱发体积
相转变而起作用。
化学物质
高分子凝胶是由三维网络结构（交联结构）的高聚物和溶胀剂组成的， 网络可以吸收溶胀剂而溶胀。根据溶剂的不同，凝胶又分为高分子水凝 胶和高分子有机凝胶。智能高分子凝胶是其结构、物理性质、化学性质 可以随外界环境改变而变化的高分子凝胶。当这种凝胶受到环境刺激时 其结构和特性（主要是体积）会随之响应，如当溶剂的组成、pH值、离 子强度、温度、光强度和电场等刺激信号发生变化时，或受到特异的化 学物质的刺激时，凝胶的体积会发生突变，呈现体积相转变行为（溶胀 相—收缩相）。即当凝胶受到外界刺激时，凝胶网络内的链段有较大的 构象变化，呈现溶胀相或收缩相，因此凝胶系统发生相应的形变；一旦 外界刺激消失时，凝胶系统有自动恢复到内能较低的稳定状态的趋势。
pH值
电活性凝胶是其溶胀易受电场（或电流）影响的凝胶。此类刺激响应凝胶是由交联聚 电解质（分子链上带有可离子化基团的高聚物）网络组成，在此类凝胶中，荷电基团 的抗衡离子在电场中迁移，使凝胶网络内外离子浓度发生变化，导致凝胶体积或形状 改变。例如聚[(环氧乙烷—共—环氧丙烷)—星形嵌段—聚丙烯酰胺]／交联聚丙烯酸 互穿网络聚合物凝胶，在碱性溶液(NaOH和Na2CO3)中经非接触电极施加直流电场时， 试样弯向负极。
凝胶光栅
02
刺激响应聚合物和生物大分子（如抗体蛋白酶、A蛋白质、细胞 色素）以及链霉素偶联将使
P.S. Stayton、Chen Guohua和A.S. Hoffman等合成了一种蛋白 质链霉素突变体（N49C）。在此N49C链霉素突变体中聚合物偶 联位点邻近生物素结合口袋的外缘，半胱氨酸于49位为天冬酰 胺所取代。为使温度响应性聚异丙基丙烯酰胺与49位的半胱氨 酸的疏基有效偶联，他们合成了乙烯砜（VS）端基的PNIPAM衍 生物（VS—PNIPAM），并以三（2—羧乙基）膦为二硫化物还原 剂使VS—PNIPAM和N49C链霄素在pH=7.0的磷酸盐缓冲液中偶联， 然后再将此偶联物固定化在多孔聚四氟乙烯膜上。
有些凝胶的溶胀行为会因特定物 质（如糖类）的刺激而发生突变， 例如药物释放体系可依据病灶引 起的化学物质（或物理信号）的 变化进行自反馈，通过凝胶的溶 胀与收缩调控药物释放的通、断。 另外，可在相转变附近将生理活 性酶、受体或细胞包埋入凝胶中， 使其在目标分子等近旁诱发体积
相转变而起作用。
化学物质
高分子凝胶是由三维网络结构（交联结构）的高聚物和溶胀剂组成的， 网络可以吸收溶胀剂而溶胀。根据溶剂的不同，凝胶又分为高分子水凝 胶和高分子有机凝胶。智能高分子凝胶是其结构、物理性质、化学性质 可以随外界环境改变而变化的高分子凝胶。当这种凝胶受到环境刺激时 其结构和特性（主要是体积）会随之响应，如当溶剂的组成、pH值、离 子强度、温度、光强度和电场等刺激信号发生变化时，或受到特异的化 学物质的刺激时，凝胶的体积会发生突变，呈现体积相转变行为（溶胀 相—收缩相）。即当凝胶受到外界刺激时，凝胶网络内的链段有较大的 构象变化，呈现溶胀相或收缩相，因此凝胶系统发生相应的形变；一旦 外界刺激消失时，凝胶系统有自动恢复到内能较低的稳定状态的趋势。
pH值
电活性凝胶是其溶胀易受电场（或电流）影响的凝胶。此类刺激响应凝胶是由交联聚 电解质（分子链上带有可离子化基团的高聚物）网络组成，在此类凝胶中，荷电基团 的抗衡离子在电场中迁移，使凝胶网络内外离子浓度发生变化，导致凝胶体积或形状 改变。例如聚[(环氧乙烷—共—环氧丙烷)—星形嵌段—聚丙烯酰胺]／交联聚丙烯酸 互穿网络聚合物凝胶，在碱性溶液(NaOH和Na2CO3)中经非接触电极施加直流电场时， 试样弯向负极。
凝胶光栅
02
刺激响应聚合物和生物大分子（如抗体蛋白酶、A蛋白质、细胞 色素）以及链霉素偶联将使
P.S. Stayton、Chen Guohua和A.S. Hoffman等合成了一种蛋白 质链霉素突变体（N49C）。在此N49C链霉素突变体中聚合物偶 联位点邻近生物素结合口袋的外缘，半胱氨酸于49位为天冬酰 胺所取代。为使温度响应性聚异丙基丙烯酰胺与49位的半胱氨 酸的疏基有效偶联，他们合成了乙烯砜（VS）端基的PNIPAM衍 生物（VS—PNIPAM），并以三（2—羧乙基）膦为二硫化物还原 剂使VS—PNIPAM和N49C链霄素在pH=7.0的磷酸盐缓冲液中偶联， 然后再将此偶联物固定化在多孔聚四氟乙烯膜上。
智能高分子材料
.
2、物料分离
• 金蔓蓉等用水凝胶对牛血清蛋白、碱性蛋白以 及人体激素溶液进行浓缩萃取实验，结果表明 凝胶萃取对于浓缩和制备贵重生化制品很有效， 尤其有利于保持被处理药物的生物活性。
.
2、物料分离
• 此外，温敏水凝胶还可以直接制备成水凝胶膜， 也可以接枝于高分子膜的表面，制成刺激响应性 膜材料，由温度的变化来改变膜的通透性。
（2）分子识别型刺激响应性 ➢蛋白质可记忆和复制独特的构象，以难以置信
的特异性识别外界的分子，并以极高的效率催化 化学反应。
.
2、化学刺激响应性
（2）分子识别型刺激响应性
➢模仿生物体系的分子识别功能，并将此类功能 引入高分子材料乃是一个诱人的研究方向，但这 涉及将特异识别位点导入高度交联多孔聚合物的 分子印迹技术。
.
典型的热致收缩型水凝胶---PNIPAM
20度
.
45度
1、物理刺激响应性
(2) 电场响应性
➢田中丰一研究组在1983年首次报道了凝胶对电 场的响应：在电场刺激下，凝胶产生溶胀和收缩 并将电能转换机械能。
➢科学家们将凝胶视作人工肌肉的候选材料，希望 能在机器人驱动元件或假肢方面得到应用。
.
四、高分子凝胶的刺激响应性
1、物理刺激响应性
(3) 磁场响应性
凝胶响应磁场而溶胀和收缩的研究工作始于美国
MIT研究组。他们将磁铁“种植”在凝胶内，当施
加磁场时铁磁体发热，使周围凝胶温度升高诱发溶
胀或收缩，去除磁场后，凝胶冷却恢复激响应性 1、物理刺激响应性
（4）光响应性
光响应材料设计涉及到将能产生光化学反应的 发光基团引入高分子材料中。此类材料在光记 录介质、化学传感器和非线性光学材料方面应 用前景良好。
2、物料分离
• 金蔓蓉等用水凝胶对牛血清蛋白、碱性蛋白以 及人体激素溶液进行浓缩萃取实验，结果表明 凝胶萃取对于浓缩和制备贵重生化制品很有效， 尤其有利于保持被处理药物的生物活性。
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2、物料分离
• 此外，温敏水凝胶还可以直接制备成水凝胶膜， 也可以接枝于高分子膜的表面，制成刺激响应性 膜材料，由温度的变化来改变膜的通透性。
（2）分子识别型刺激响应性 ➢蛋白质可记忆和复制独特的构象，以难以置信
的特异性识别外界的分子，并以极高的效率催化 化学反应。
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2、化学刺激响应性
（2）分子识别型刺激响应性
➢模仿生物体系的分子识别功能，并将此类功能 引入高分子材料乃是一个诱人的研究方向，但这 涉及将特异识别位点导入高度交联多孔聚合物的 分子印迹技术。
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典型的热致收缩型水凝胶---PNIPAM
20度
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45度
1、物理刺激响应性
(2) 电场响应性
➢田中丰一研究组在1983年首次报道了凝胶对电 场的响应：在电场刺激下，凝胶产生溶胀和收缩 并将电能转换机械能。
➢科学家们将凝胶视作人工肌肉的候选材料，希望 能在机器人驱动元件或假肢方面得到应用。
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四、高分子凝胶的刺激响应性
1、物理刺激响应性
(3) 磁场响应性
凝胶响应磁场而溶胀和收缩的研究工作始于美国
MIT研究组。他们将磁铁“种植”在凝胶内，当施
加磁场时铁磁体发热，使周围凝胶温度升高诱发溶
胀或收缩，去除磁场后，凝胶冷却恢复激响应性 1、物理刺激响应性
（4）光响应性
光响应材料设计涉及到将能产生光化学反应的 发光基团引入高分子材料中。此类材料在光记 录介质、化学传感器和非线性光学材料方面应 用前景良好。
智能高分子材料综述
浅谈智能高分子材料目前在新材料领域中，正在形成一门新的分支学科——高分子智能材料，也有人称机敏材料。
高分子智能材料是通过有机和合成的方法，使无生命的有机材料变得似乎有了“感觉”和“知觉”。
这类材料在实际生活中已有了应用，并正在成为各国科技工作者的崭新研究课题，预计不远的将来，这些材料将进入到我们的生活中。
数千年来，人们建造的建筑物都是模拟动物的壳，天花板和墙壁都是密不透风，以便把建筑物内外隔开。
科学家正在研制一种能自行调温调光的新型建筑材料，这种制品叫“云胶”，其成分是水和一种聚合物的混合物，这种聚合物的一部分是油质成分，在低温时这种油质成分把水分子以一种冰冻的方式聚集在这种聚合物纤维周围，就像“一件冰茄克衫”，这种像绳子似的聚合物是成串排列起来的，呈透明状，可以透过90％的光线。
当它被加热时，这种聚合物分子就像“面条在沸水里”那样翻滚，并抛弃他们的像冰似的“冰茄克衫”，使聚合纤维得以聚合在一起，此事“云胶”有从清澈透明变成白色，可阻挡90％的光。
这一转变大部分情况下在两三度温差范围内就能完成，并且是可逆的。
建筑物如果具有像这样的“皮肤”，就可以适应周围的环境。
当天气寒冷时，它就变成透明的让阳光照射进来。
当天气暖和且必须把阳光挡住是，她就变得半透明。
一个装有云胶的天窗，当太阳光从天空的一端移向另一端时，能提供比较恒定得进光量。
充满云胶的多层玻璃，不仅可作天花板，而且可作墙壁。
德国著名的化学康采思巴斯夫公司正在研制一种智能塑料，它可以按人们的需要时而变硬时而变软. 这种名为“施马蒂斯”的塑料是由这家公司的工程师舒勒发明的。
他在烧杯中倒人一种乳白色流体，用一根金属棒搅拌，液体渐渐变稠，最后成为硬块，接着硬块又在顷刻之间变成液体。
如果急速把金属棒从液体中抽出，那么液体就会象胶水一样把棒拉住，只有非常缓慢地提起，才能抽出金属棒。
据舒勒说，造成这种现象的原理是，这种塑料的溶剂是水，其微小的颗粒排列整齐时呈液体状，受到干扰时就呈固体状。
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具有较好的耐湿气性和滑动性。
苯乙烯—丁二烯共聚物
商品名：阿斯玛。
固定相：高熔点(120℃)的聚苯乙烯(PS)结晶部分; 可逆相：低熔点(60℃)的聚丁二烯(PB)结晶部分；
加工成形容易，形状恢复速度快，常温时形状的 自然回复极小； 有良好的耐酸碱性和着色性，易溶于甲苯等溶剂， 便于涂布和流延加工，且粘度可调； 形变量可高达400％，重复形变可达200次以上； 缺点：恢复精度不够高。
操作简单、取下方便、质轻、强度高、易做成复杂形状。
(iii)缓冲材料 用于汽车的外壳、缓冲器、保险杠、安全帽等 领域，当汽车突然受到冲撞时，保护装置会发生变 形，变形以后，只需加热就可恢复原状。 (iv)包装材料 将SMP制成筒状的包装薄膜，套到需包装的产 品外面，经过一个加热工序，SMP便可牢固的收缩 包装在产品外面，可方便地实现连续自动化包装生 产。 如：电池、药品、书籍、高档服装等的封装。
8.5.1形状记忆聚合物(SMP) 引发形状记忆效应的外部环境因素：
物理因素：热能、光能、电能和声能等；
化学因素：酸碱度、螯合反应和相转变反应等。
螯合反应：螯合反应就是多齿的配 位或者说络合反应。螯合剂是多齿 的配位剂。多齿的意思就是一个配 位剂可以与中心离子形成两个及以 上的配位键。常见的螯原子主要是 N,O和S。具体的例子附在图片里面 了。例子是一个NN型螯合物
高分子结构特点
高分子聚合物由相对分子质量小的化合物 分子相互结合成相对分子质量大的高分子 化合物的反应（聚合反应） 交联 缠结
高分子结构特点
晶态和玻璃态
高分子结构特点
记忆响应机理分类
热致SMP：研究最多，达到应用 电致SMP 光致SMP 化学感应SMP 热致形状记忆高分子种类
聚烯烃类： 耐高温 耐腐蚀场合 聚酯类：耐热 耐化学药品-医用 聚氨酯类：建筑 医学
8.5 形状记忆聚合物(SMP)
Shape Memory Polymer
形状记忆聚合物(SMP)
具有初始形状的聚合物制品经形变固定后， 通过加热等外部刺激手段的处理又可恢复初始形 状的聚合物。 优点：形变量大、形变加工方便、形状恢复温度易 于调整、电绝缘性和保温效果好、不生锈、 易着色、可印刷、质轻、耐用、价格低廉。 缺点：强度低、形变恢复驱动力小、刚性和硬度低、 稳定性差、性能易受外部环境的物理、化学 因素的影响，易燃烧、耐热性差、易老化、 使用寿命短。
8.5.2 热致SMP
在室温以上一定温度变形并能在室温固定形变且 长期存放，当再升温至某一特定响应温度时，能很快 回复初始形状的聚合物。
两相结构：固定相＋可逆相
固定相：聚合物交联结构或部分结晶结构，在工作温 度范围内保持稳定，用以保持成型制品形状 即记忆起始态。 可逆相：能够随温度变化在结晶与结晶熔融态（Tm）、 或玻璃态与橡胶态间可逆转变（Tg），相应结 构发生软化、硬化可逆变化——保证成型制品 可以改变形状。
逆相软化而固定相保持固化，可逆相分子链运动复活， 在固定相的恢复应力作用下解除取向，并逐步达到热力 学平衡状态，即宏观上化的温度以下，材料保待A 形状。 ——SMP没有双程记忆效应
热致形状记忆反应过程简图
8.5.3光致SMP
一定方式引入光致变色基团，光照时候， 基团发生异构反应传递给侧链，引发宏观 变形，光照取消后，可逆反应
反式聚异戊二烯(TPI)
聚氨酯 聚酰胺 聚氟代烯烃等。
（3）形状记忆聚合物的应用 医疗、包装、建筑、玩具、汽车、报警器材等领域。
(i)异型管接合材料
用于：仪器内部线路集合、线路终端的绝缘保护、 通讯电缆的接头防水、钢管线路结合处的 防护等工程。
(ii)医疗器材
代替传统石膏绷带用于创伤部位的固定材料。 将 SMP 加工成创伤部位的形状，用热水或 热风使其软化，施加外力为易装配的形状， 冷却后装配到创伤部位，再加热便恢复原 状起固定作用。
加热
形状记忆 过程
(1) 热成形加工： 将粉末状或颗粒状树脂加热融化使固定相 和软化相都处于软化状态，将其注入模具中成型、冷却，固 定相硬化，可逆相结晶，得到希望的形状 A ，即起始态。 （一次成型）
加热
可逆相分子链的微观布朗运动加剧，发生软化，而固定相 仍处于固化状态，其分子链被束缚，材料由玻璃态转为橡 胶态，整体呈现出有限的流动性。施加外力使可逆相的分 子链被拉长，材料变形为B形状。
(2)变形：将材料加热至适当温度(如玻璃化转变温度Tg)，
加热
(3) 冻结变形： 在外力保持下冷却，可逆相结晶硬化，
卸除外力后材料仍保持B形状，得到稳定的新形状即变形 态。(二次成型)此时的形状由可逆相维持，其分子链沿外 力方向取向、冻结，固定相处于高应力形变状态。
加热
(4)形状恢复：将变形态加热到形状回复温度如Tg，可
SMA和SAP比较
（2）SMP的种类
聚降冰片烯（polynorbornene） 商品名：NORSOREX(诺索勒克斯) 平均分子量：300万以上，比普通塑料高100倍； Tg：35℃，接近人体温度。室温下为硬质，固化后 环境温度超过40℃时，可在很短时间恢复原来的形 状，且温度越高恢复越快，适于制作人用织物。 属于热塑性树脂，可通过压延、挤出、注射、真空 成型等工艺加工成型； 强度高，具有减震功能；
8.5.3光致SMP
8.5.3光致SMP
热致SMP与SMA的形状记忆效果比较： (1)SMA 的形变量低，一般在 l0 ％以下，而 SMP 较高， 形状记忆聚氨酯和TPI均高于400％。 (2)SMP 的形状恢复温度可通过化学方法调整；如形 状记忆聚氨酯的恢复温度范围为 30 － 70℃ ，具体 品种的SMA的形状恢复温度一般是固定的。
(3)SMP 的 形 状 恢 复 应 力 一 般 均 比 较 低 ， 在 9.81 － 29.4MPa之间，SMA则高于1471MPa。 (4)SMA的重复形变次数可达104数量级，而SMP仅稍 高于5000次，故SMP的耐疲劳性不理想。
(5) 目前 SMP 仅有单向记忆功能，而 SMA 己发现了双 向记忆和全程记忆功能。