形状记忆高分子材料研究进展(综述)
有形状记忆功能的高分子材料
有形状记忆功能的高分子材料摘要：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,特别对聚氨酯（形状记忆ＰＵｓ）的记忆原理和特征,及其研究现状和应用前景作了重点阐述同时对形状记忆高分子材料的发展前景进行了展望。
关键词：记忆效应；聚氨酯；聚酯聚氨酯；热致形状记忆高分子;形状记忆性;微相分离;玻璃化转变：一．概况：（一）引言汽车外壳上的凹痕，像压扁的乒乓球一样，浸泡在热水中就可以复原；登山服的透气性可以根据环境的温度自动调节；一部机器中的零部件可以按照预定的程序，根据外界的温度变化而有序地自动拆卸；供药系统可以根据患者的体温或血液的酸度自动地调控药剂释放的剂量和速度；断骨外的套管可以在体温的作用下束紧，并能够在创伤愈合后自动降解消失等等，这些看似神奇的设想，通过的一类新型材料———形状记忆材料，都已经逐一地变成了现实。
有人把这类材料称之为“智能材料”，并非过誉之词。
（二）发展日本捷闻、可乐丽、旭化成和三菱重工等公司就开发出聚降冰片烯、反式，聚异戊二烯和聚氨酯等形状记忆树脂。
但是一种材料所具有的某种新功能的发现，对于它是否能够真正在材料目录中占有一席之地以及能否真正为工程技术人员所采用，往往需要经过一段或长或短的时间。
这不仅和材料的生产成本及性能好坏有关，生产工艺的成熟与否也是需要重视的基本因素，有时它们可以成为起决定性作用的因素。
形状记忆聚合物的工作原理有记忆功能的高聚物，规范的术语应当是高分子形状记忆材料，一般分为热塑性和热固性两类。
它们在产生形状记忆效应时的主要机制大致相同。
这类高聚物在外力作用下，可以产生大的弹性形变，并且可以方便地"如降低温度!使这种形变保持下来，但是在外加某种刺激信号"如加热!时，材料又可以恢复到原来的形状。
这种变化过程，称为形状记忆效应。
形状记忆功能高分子材料的研究现状和进展
形状记忆功能高分子材料的研究现状和进展Value Engineering0引言随着社会的进步和科学技术的发展，一般的材料难以满足日益复杂的环境，因此需要具有自修复功能的智能材料———形状记忆材料。
20世纪50年代以来，各国相继研究出在外加刺激的条件（如光、电、热、化学、机械等）经过形变可以回复到原始形状的具有形状记忆功能的材料，它可分为三大类，形状记忆合金、形状记忆陶瓷和形状记忆聚合物材料。
高分子产业的迅速发展，推动了功能高分子材料得到了蓬勃发展。
形状记忆聚合物材料的独特性，广泛应用于很多领域并发展潜力巨大，人们开始广泛关注[1]。
1功能高分子材料研究概况功能高分子材料是20世纪60年代的新兴学科，是渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的新材料。
由于它的内容丰富、品种繁多、发展迅速，成为新技术革命不可或缺的关键材料，对社会的生活将产生巨大影响。
1.1功能高分子材料的介绍功能高分子材料是指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料，通常也可简称为功能高分子，也可称为精细高分子或特种高分子[2]。
1.2功能高分子材料分类可分为两类：第一类：以原高分子材料为基础上进行改性或其他方法，使其成为具有人们所需要的且各项性能更好的高分子材料；第二类：是具有新型特殊功能的高分子材料[3]。
1.3形状记忆功能高分子材料自19世纪80年代发现热致形状记忆高分子材料[4]，人们开始广泛关注作为功能材料的一个分支———形状记忆功能高分子材料。
和其它功能材料相比的特点：首先，原料充足，形变量大，质量轻，易包装和运输，价格便宜，仅是金属形状记忆合金的1％；第二，制作工艺方简便；形状记忆回复温度范围宽，而且容易加工，易制成结构复杂的异型品，能耗低；第三，耐候性，介电性能和保温效果良好。
超分子形状记忆聚合物的合成及应用研究进展
作者简介：周成飞（1958-），男，研究员，主要从事高分子功能材料及其射线改性技术研究。
收稿日期：2021-03-08超分子聚合物是指利用氢键、金属配位、π-π堆积及离子效应等合成的聚合物。
非共价键结合的超分子聚合物由于其特殊的结构及性能引起了广泛的关注[1~3]。
而形状记忆聚合物就是能够在界刺激下从一种或多种临时形状转变为预定形状，有4种基本类型:热致、电致、光致和化学感应型，在医疗、包装、建筑、玩具、汽车、报警器材等领域的应用[4~6]。
超分子聚合物和形状记忆聚合物的有效结合，就形成了超分子形状记忆聚合物这一新的研究方向。
本文主要就超分子形状记忆聚合物的合成及应用研究进展作一介绍。
1 合成方法超分子形状记忆聚合物一般可包括氢键超分子聚合物、配合物型超分子聚合物、π-π堆积超分子聚合物及离子效应超分子聚合物。
1.1 氢键作用利用氢键相互作用来制备超分子聚合物是超分子形状记忆聚合物的最重要方法。
Chen 等[7,8]曾以BINA 、HDI 和BDO 为原料合成了一系列含吡啶的超分子聚氨酯（PUPys ）。
结果表明，在吡啶基元和氨基甲酸酯基团区域都存在不同的分子间氢键，并且，这种超分子聚氨酯具有良好的形状记忆效果，即有较高的形状固定度（>97%）和较高的形状恢复率（>91.7%）。
Chen 等[9]还用脲基嘧啶酮（UPy ）二聚体合成了强四重氢键交联的聚乙烯醇（PVA ）超分子网络。
研究发现，该材料表现出良好的热致和水致形状记忆性能，形状恢复率接近99%。
并且，在水和碱性溶液（pH 12）中或在低于120 ℃的温度下具有良好的稳定性。
另外，Kashif 等[10]还在3-氨基-1,2,4-三唑存在下，通过熔融共混两种半结晶马来酸酐化弹性体（马来酸酐化乙烯丙烯二烯橡胶和马来酸酐化聚乙烯辛烯弹性体）制备了形状记忆聚合物复合材料，在这两种弹性体之间形成超分子氢键相互作用。
结果表明，该共混物具有良好的形状记忆性能。
形状记忆高分子材料
形状记忆高分子材料引言形状记忆高分子材料（SMP）作为一类智能材料，因其可以在适当的刺激条件（如温度、光、电磁或溶剂等）下，响应环境变化，而相应发生形状转变的能力，为解决科学技术难题带来了一种新的方法。
1950年，第一次报道了具有形状记忆效应的交联聚乙稀聚合物，并在文中描述了具体的表征方法。
这类形状记忆高分子材料与其它形状记忆材料如形状记忆合金和陶瓷相比，具有变形量大、赋形容易、响应温度易于调整，质量轻、价格低、以及易加工成型等优点。
而且易于设计成具有良好的生物相容性、可生物降解性的生物材料，比如手术缝合线、支架、心脏瓣膜、组织工程、药物释放、矫形术及光学治疗等。
1.形状记忆高分子材料的分类SMPs根据刺激响应的不同可分为热致型，电磁致型，光致型，化学型以及水致型，其中热致型是研究最广也是研究最成熟的一种高分子材料。
热致型SMPs 由固定相和可逆相两部分组成，其中固定相通常是由化学交联或物理交联点构成，其可以决定初始形变；可逆相通常由结晶结构构成，可随温度变化而进行可逆的软硬化转变。
1.1 热致型SMP热致型SMP是指材料在初始条件下开始受热，当加热温度达到相转变温度时，同时给材料施加外应力，然后再外力不变的情况下，将温度迅速下降至室温，材料会保持暂时形状，即使在撤去外应力后材料依旧可保持这种状态，直到再次在无应力条件下加热，温度再次达到相转变温度时，材料才会自发地恢复到初始形状。
以聚氨酯为例其可以通过改变嵌段共聚物的成分和比例，来改变聚氨酯材料物理化学性质、生物相容性、组织相容性,以及可生物降解性质。
形状记忆聚氨酯由软段和硬段组成，其中硬段主要由二异氰酸酯和扩链剂组成，因此刚度比较大，抑制了材料变形过程中大分子链的塑性滑移;软段主要由聚酯多元醇或聚醚多元醇等线性分子组成，因此能够进行较大的形变.一般情况下，在温度增加到软段的转变温度之上时形状记忆聚氨酯材料处于高弹态,而且软段微观布朗运动的加剧，致使材料容易变形，此时因为硬段还处于玻璃态，所以阻止了分子链滑移的同时产生了一个内部的回弹力；当温度从冷却的温度增加到软段的转变温度以上时，硬段储存的应力释放，进而导致了材料能够回复到初始形变。
第五十二讲 形状记忆聚氨酯高分子材料的研究进展
玻璃 纤维 与形状记忆 聚氨 酯复合 改性可 以增 强材 料 的综合性 能，Ｔ ｋ ｒ ｈ ｉ 等用不 同质量 的玻璃 纤 ａｅｕＯ ｋ［ １ 卅 维（ １ Ｓ Ｕ进行 复合 改性 ，制各 了一 系列不 同玻 ＧＦ与 ＭＰ
璃 纤维含 量 的Ｓ Ｕ。对 该材 料 的机 械性 能与形状 记 ＭＰ 忆 效果进行 了研 究 ，结果 显示 ，由于加 入纤维 的增 强 作用 ，复合材料 的拉伸 强度 ，耐疲劳性都得 到提 高。
化转 变温度来 改变 。该材 料在生物 降解时具有两个 阶 实 验证 明加 入质 量 分数 为１ ％ ～ ０ ０ ２ ％的ＧＦ 可使 段 即滞后期和 快速 降解 期，在滞后期 阶段仍 可使材料 Ｓ Ｕ有极小 的残余应 变 ，对 于形状 回复效果 而言 ， ＭＰ 的机械 性能保 持稳定 ，这种 降解 的特 点符合 医保材 料 与 回复时 问相 比较温 度是一个 更显著 的因素，用不 同 的要 求 。 含量Ｇ ￣ 备 的复合材料能保持优 良的形状记忆效果 。 ＦＩ Ｊ 在合 成形状记忆 聚氨酯 的过程 中可 以通 过化学 交 纳米粒 子有 比较 高的反应活 性 ，很容 易与聚合物 联 的方法引入 交联点 ，但是 交联点不 宜过大 ，过大 会 达到分 子水平上 的结合 ，能够提 高复合材料 的韧性 、 导致 强度大反而使材 料 失去 形状 记忆功 能。喻春红 ＿ 力学性 能等 ，因而 可 以作 为Ｓ Ｕ的复合 改性材 料 。 １ ］ ＭＰ 用聚 己二酸 乙丙二醇酯 、聚 己二酸丁 二醇酯 、聚 己内 陈 少军 ［ 等 先对 纳 米 ＳＯ， 子 用钛 酸 酯偶 联 剂进 行 １ ｉ 粒 酯和４ ’二苯基 甲烷 二异氰酸酯 为原料 ， 以丙三醇 为 表面处 理 ，然 后在合 成Ｓ Ｕ的过程 中加 入改性 后的 ，． ４ ＭＰ 化学交联剂合成 了一系列具有低度交联 的Ｐ Ｕ，分析 了 ＳＯ， ｉ 粒子 ，制 备 了了纳米 ＳＯ ／ 状记忆聚氨酯 复合材 ｉ， 形 组成 、配 比对其性 能的影响 ，比较 了这些低 度交联 的 料 。用Ｆ Ｉ Ｔ Ｒ、ＤＳ Ｃ、Ｓ Ｍ对其进行结构分析和 表征， Ｅ Ｐ Ｕ与 线型Ｐ Ｕ在 性能上 的差异 。结 果显示 软段 结 晶度 研究表 明偶联剂 的用量为 纳米粒 子质 量 的８ ％时才 能 ０ 高的聚氨 酯具有优 良的体温形状 记忆性能 ，软段 的组 有效包敷好纳米粒子 ，只有包 敷好的纳米粒子， 能提 才 成、配 比对 聚氨酯形状 记忆功 能的影 响是 比较大 的， 高Ｓ Ｕ的形状 回复温度及 其力 学性能 ，否则性 能会 ＭＰ 选择 原料 时，尽量选择 室温下 结晶度高 的纯 软段做原 有所 下降 ， 同时偶联剂 的引入对 形状 固定及形 状稳定 】 Ｈ５ ０ 料 。与线 型聚氨酯相 比较 ，力 学性能得到大 幅度 的提 都有一定 的负面作用 。朱荟【 等将 经过Ｋ ５ 表 面处
高分子材料形状记忆性能研究报告
高分子材料形状记忆性能研究报告摘要：本研究报告旨在对高分子材料的形状记忆性能进行深入研究。
通过实验和分析，我们探讨了高分子材料形状记忆性能的机制、特性以及应用前景。
研究结果表明，高分子材料的形状记忆性能在多个领域具有广泛的应用潜力。
1. 引言高分子材料作为一种重要的材料类别，具有广泛的应用领域。
其中，形状记忆性能是高分子材料的一项重要特性，其能够在外界刺激下恢复到其原始形状。
形状记忆材料的研究对于开发智能材料和制造可调控结构具有重要意义。
2. 形状记忆性能的机制高分子材料的形状记忆性能主要基于其特殊的结构和性质。
通过控制高分子链的交联程度和取向，可以实现形状记忆效应。
形状记忆材料的形状转变通常发生在两个阶段，即相变和恢复。
相变阶段是通过外界刺激引发高分子材料结构的改变，而恢复阶段则是通过内部能量释放实现形状恢复。
3. 形状记忆材料的特性形状记忆材料具有多种特性，包括形状记忆效应、可逆性、稳定性等。
形状记忆效应是指材料在外界刺激下能够恢复到其原始形状的能力。
可逆性是指形状记忆效应可以多次循环发生，而不会损害材料的性能。
稳定性是指形状记忆效应在长期使用和环境变化下的稳定性能。
4. 形状记忆材料的应用前景形状记忆材料在多个领域具有广泛的应用前景。
在医学领域，形状记忆材料可以应用于支架、缝合线和药物释放系统等。
在航空航天领域，形状记忆材料可以用于制造可调控结构和自修复材料。
在纺织品领域，形状记忆材料可以用于制造具有变形功能的服装和纺织品。
5. 结论通过对高分子材料形状记忆性能的研究，我们得出了以下结论：高分子材料的形状记忆性能在多个领域具有广泛的应用潜力；形状记忆材料的机制主要基于其特殊的结构和性质；形状记忆材料具有形状记忆效应、可逆性和稳定性等特性。
我们相信，进一步的研究和开发将推动形状记忆材料在各个领域的应用和发展。
致谢：感谢所有参与本研究的人员和机构的支持和帮助。
附录：本研究所使用的实验方法和数据详见附录部分。
具有形状记忆功能的高分子材料研究
具有形状记忆功能的高分子材料研究随着科技的不断进步，人们对材料的需求也越来越高。
而其中一种备受关注的材料就是具有形状记忆功能的高分子材料。
形状记忆是指材料能够根据外界刺激或者内部条件，自主改变自身形状，并在刺激消失后回复到最初的形态。
这种材料的研究在医疗、智能材料和工程领域有着广泛的应用前景。
形状记忆功能的高分子材料的研究始于二十世纪五十年代，当时的科研工作者开始对具有嵌段结构的聚合物进行研究。
随后，研究人员发现，在这些聚合物中，具有相干结构的片段能够形成物理交联点，从而赋予材料形状记忆功能。
这种交联点可以通过加热或者其他方式来打破，使材料恢复到初始形状。
这项研究成果引起了广泛关注，并在此后的几十年里得到了持续的探索和发展。
目前，研究人员主要专注于两种形状记忆高分子材料：热致形状记忆材料和光致形状记忆材料。
热致形状记忆材料是最常见的一种，其材料中添加了热塑性嵌段，能够在一定温度范围内发生熔融和再结晶。
这些嵌段之间形成的序列结构使材料具有记忆形状的能力。
当材料被加热到临界温度时，分子链之间的交联点会被打破，材料变得软化，可以任意塑性变形。
当材料冷却后，分子链之间的交联点再次形成，材料恢复到原始状态。
而光致形状记忆材料是一种相对较新的研究领域。
这类材料的形状变化是通过光敏染料的光热效应实现的。
光敏染料可以在特定波长的光照下吸收光能并将其转化为热能。
当材料暴露在特定光照下时，光敏染料吸收的光能会导致局部温度升高，从而改变材料的形状。
而当材料不再受到光照时，温度也会回落，材料恢复到原始形态。
形状记忆高分子材料的应用潜力巨大。
在医疗领域，这种材料可以用于智能药物释放系统。
例如，一种植入体可以被设计成在特定温度下打开，释放药物，并在其他条件下关闭，从而实现精确的药物控释。
这种智能药物释放系统可以减少药物滥用和副作用，提高临床治疗的效果。
在智能材料领域，形状记忆高分子材料可以应用于可穿戴设备和机器人。
这种材料可以通过外界刺激实现形状变化，使得可穿戴设备和机器人能够更加贴合用户的需求和动作。
具有形状记忆功能高分子材料的研究进展
具有形状记忆功能高分子材料的研究进展摘要：本世纪以来，随着高分子合成以及改性技术与高分子学理论的迅猛发展，形状记忆高分子材料正快速地渗透到我们的日常生活中，成为了一种不可或缺的材料。
本文通过查阅相关的文献，对该材料的研究发展过程、应用现状进行综述。
形状记忆高分子材料种类丰富，本文将着重阐述热致型形以及光致型形状记忆高分子材料，最后并进行展望。
关键词：形状记忆，记忆效应，热致型，光致型Abstract：Since the beginning of this century, with the rapid development of polymer synthesis and modification technology and polymer theory, shape memory polymer materials are rapidly infiltrating into our daily life and become an indispensable material.Key words：s hape memory,memory effect,thermal induced polymer，photo induce polymer1 概述1.1 形状记忆高分子材料的概念判断一类高分子材料是否为形状记忆高分子材料，即在于看这类材料是否能产生记忆效应，这是形状记忆高分子材料最核心的本质。
一高分子聚合物在起初被赋予一定的形状后，固定其形状得到它的“初始态”。
随后对其施加一定的外力，让它产生变形，偏离其“初始态”时所固定的形状，而后进行加热、光照、电磁等外界刺激后，此时该高分子聚合物便可回复至“初始态”时的形状，此即为形状记忆高分子材料。
根据外界刺激条件的差异，形状记忆高分子材料可分为热致型、光致型、电感应型、化学感应型等类型，种类和应用技术手段都比较丰富。
[1]形状记忆高分子材料目前在医疗、纺织、军工领域都得到了广泛的运用，已经和我们的生活密切相关，尽管它的发展历史并不是很久远，并且目前在应用过程中也发现了存在着不少问题，但从目前的研究现状来看，该种材料拥有非常大的应用前景，很值得我们继续探索，发挥它最大的潜能。
高分子材料的形状记忆性能研究
高分子材料的形状记忆性能研究形状记忆材料是一类具有特殊性能的材料，在受到外界刺激时能够回复其原有形状。
这一特性在许多领域都有潜在应用，例如医疗、电子、航空航天等。
而高分子材料是一类常见的形状记忆材料，其研究一直备受关注。
本文将探讨高分子材料的形状记忆性能，以及相关研究进展和应用前景。
1. 形状记忆材料的原理形状记忆材料具有两个基本状态：一是其正常状态，也称为高温状态，该状态下材料保持着其所具有的原始形状；二是其特殊状态，也称为低温状态，该状态下材料会发生一定程度的形状变化。
形状记忆材料的形状记忆性能主要依赖于两种基本原理：热致形状记忆效应和应力驱动形状记忆效应。
2. 高分子材料的形状记忆性能高分子材料是一类具有长链结构的聚合物材料，其形状记忆性能主要通过调控其结构和组成来实现。
高分子材料的形状记忆性能可以通过改变温度、应力或其他外界刺激来实现形状的转变和恢复。
具体而言，高分子材料的形状记忆性能可以通过以下几个方面来评价和研究：转变温度、形状记忆率、形状恢复速度和循环稳定性。
3. 影响高分子材料形状记忆性能的因素在研究高分子材料的形状记忆性能时，有许多因素会对其性能产生影响。
其中，材料的结构和组成是最为重要的因素之一。
高分子材料的结构可以通过控制聚合物的交联度、分子量以及交联点的类型和密度来实现对形状记忆性能的调控。
此外，材料的加工方法、处理过程、外界刺激等也会对形状记忆性能产生影响，因此需要对这些因素进行精确控制和研究。
4. 高分子材料形状记忆性能的研究进展高分子材料的形状记忆性能一直备受研究者的关注。
近年来，许多新型材料和制备方法被提出和应用于高分子材料的形状记忆性能研究中。
例如，利用纳米颗粒增强材料的形状记忆性能，通过界面改性增加材料的形状恢复速度等。
这些研究为高分子材料的形状记忆性能提供了新的途径和思路。
5. 高分子材料形状记忆性能的应用前景高分子材料的形状记忆性能在众多领域具有广阔的应用前景。
高分子材料的形状记忆性能研究与应用
高分子材料的形状记忆性能研究与应用1. 引言高分子材料是一类具有特殊性能和应用前景的材料，其中形状记忆性能是引人注目的特征之一。
形状记忆性是指材料通过外部触发，能够从一种初始形状迅速回复到具有预设形状的能力。
与传统的材料相比，高分子材料的形状记忆性能具有许多优势，如材料的轻量化、可重复使用性等。
因此，研究与应用高分子材料的形状记忆性能具有重要的科学和实际意义。
2. 形状记忆原理高分子材料的形状记忆性能是基于其特殊的分子结构和热力学性质实现的。
一般来说，高分子材料通过控制温度、电场、光照等外部刺激，使其分子结构发生变化，从而实现形状记忆性能。
其中，形状记忆效应的实现主要依赖于高分子材料中的交联度、分子链的切断和重连接以及聚合物链的运动等过程。
3. 形状记忆性能研究在高分子材料的形状记忆性能研究中，主要包括材料的形状记忆效应机制、形状记忆行为的表征与分析方法以及形状记忆性能的调控与优化等方面。
通过对不同类型高分子材料的形状记忆性能进行研究，可以深入了解其作用机制，并为材料的合成和应用提供理论指导和实验基础。
4. 形状记忆性能应用高分子材料的形状记忆性能在许多领域具有广泛的应用前景。
例如，在医学领域，可以利用高分子材料的形状记忆性能制备可移植的组织工程支架；在航空航天领域，可以利用形状记忆材料设计制造高效的飞机构件；在智能材料和机器人领域，可以利用形状记忆材料制造可编程、可自主移动的智能器件；在电子领域，可以利用形状记忆材料制造灵活的电子器件等。
这些应用将大大推动传统材料科学的发展，并在生活和工业生产中发挥重要作用。
5. 发展与挑战虽然形状记忆高分子材料具有许多优点和潜在应用，但是其研究与应用仍然面临一些挑战。
例如，在形状记忆材料的合成和制备过程中，需要考虑材料的可调控性和可持续性等问题；在形状记忆性能的调控和优化过程中，需要考虑材料的力学性能和稳定性等问题。
此外，形状记忆高分子材料的商业化应用还需要克服生产成本、制备工艺和市场需求等方面的限制。
高分子材料的形状记忆性能研究
高分子材料的形状记忆性能研究近年来，高分子材料的形状记忆性能一直受到广泛关注。
形状记忆性能是指在受到外界刺激后，高分子材料能够自动恢复到其原始形状的能力。
这种记忆能力使得高分子材料在许多领域都有着广泛的应用前景，如人工智能、生物医学工程和可穿戴设备等。
形状记忆性能的研究主要涉及到两个方面：首先是高分子材料的记忆效应。
高分子材料的形状记忆机制是由其特殊的结构决定的。
大多数高分子材料都是由线性或交联聚合物链组成的，当受到外界温度、光线或电场等刺激时，高分子材料的分子链会经历某种结构转变，从而改变材料的形状。
当外界刺激消失时，高分子材料又会自动恢复到原来的形状。
这种形状记忆效应是由于高分子材料的内部结构发生了可逆性改变。
第二个方面是高分子材料的形状记忆机理。
形状记忆机理主要包括两种类型：一种是热致形状记忆，另一种是光致形状记忆。
热致形状记忆是指高分子材料在恢复原状时，利用外界的温度变化来驱动分子链的结构恢复。
光致形状记忆则是通过外界的光线刺激实现形状的恢复。
这两种形状记忆机理有着不同的优缺点和应用范围，研究人员正在不断深入探索它们的机制，并提出更加高效的方法。
形状记忆性能的研究还面临一些挑战。
首先是高分子材料的制备。
高分子材料的形状记忆性能需要通过合成合适的聚合物来实现。
为了达到理想的形状记忆性能，研究人员需要精确控制聚合物的结构和分子链的排列方式。
其次是形状记忆性能的稳定性问题。
由于高分子材料的形状记忆性能是由分子链结构的可逆变化决定的，因此在长时间使用或多次形状转变后，高分子材料的形状记忆性能可能会出现衰退或丢失的情况。
针对这个问题，研究人员正在尝试将形状记忆性能与其他物理性能相结合，以提高材料的稳定性。
高分子材料的形状记忆性能研究不仅局限于实验室的理论探索，还涉及到许多实际应用。
例如，在可穿戴设备中，形状记忆材料能够根据人体的形态变化，自动调整设备的形状，提供更好的舒适度和适配性。
在生物医学工程领域，形状记忆材料可用于制作人工血管、智能药物释放系统等，以实现更加精确和有效的治疗。
形状记忆高分子的材料的研究进展
形状记忆高分子材料的研究进展摘要：本篇文章首先简述了形状记忆高分子材料的记忆机理，然后综述了形状记忆高分子材料的分类、制造原料、应用现状及展望应用前景。
关键词：形状记忆高分子；高分子材料；分类；应用；发展趋势1.概述形状记忆高分子(Shape Memory Polymer，简写为SMP)在特定条件下具有特定的形状，随外部条件的变化，其形状相应地改变并固定。
当外部环境再一次规律性地变化时，SMP便恢复到初始态。
至此，SMP循环完成记忆初始态——变形固定态——恢复初始态。
促使SMP完成上述循环的外部条件有热能、光能、电能、声能等物理因素和酸碱度、螯合反应、相变反应等化学因素[3-4]。
形状记忆高分子或形状记忆聚合物作为一种功能性高分子材料，是高分子材料研究、开发、应用的一个新分支，与其他功能材料相比，原料充足，品种多，回复温度等条件范围宽；形变量大，质轻耐用，易包装运输，应用范围广泛；易加工，易赋形，能耗低；价格便宜，仅是金属形状记忆合金的1％；耐腐蚀，电绝缘性强，保温效果好[4]。
2.SMP的记忆机理形状记忆高分子材料(SMP)的记忆机理，可以从分子结构及其相互作用的机理方面加以解释。
1989年，石田正雄认为，具有形状记忆性能的高分子可看作是两相结构，即由记忆起始形状的固定相和随温度变化能的可逆的固化和软化的可逆相组成。
可逆相为物理铰链结构，而固定相可分为物理铰链结构和化学铰链结构，以物理铰链结构为固定相的称为热塑性SMP，以化学铰链结构为固定相的称为热固性SMP[1]。
徐修成认为固定相的作用是对于成形制品原始形状的记忆与回复，而可逆相的作用则是形变的发生与固定。
固定相可为聚合物的交联结构、部分结晶结构、超高分子链的缠绕等结构。
可逆相可以是产生结晶与结晶熔融可逆变化的部分结晶相，或发生玻璃态与橡胶态可逆转变(玻璃化温度，Tg)的相构。
在高分子形状记忆材料中，由于聚合物分子链间的交联作用，这就是材料中固定相的作用束缚了大分子的运动，表现出材料形状记忆的特性。
形状记忆高分子材料的发展及应用概况
形状记忆高分子材料的发展及应用概况一、本文概述形状记忆高分子材料（Shape Memory Polymers, SMPs）是一类具有独特形状记忆效应的智能材料，能够在受到外界刺激（如温度、光照、电场、磁场等）时，恢复其原始形状。
自上世纪90年代开始，随着材料科学和工程技术的不断进步，形状记忆高分子材料得到了快速发展，并在航空航天、生物医疗、汽车制造、智能传感器等领域展现出广阔的应用前景。
本文旨在全面概述形状记忆高分子材料的发展历程、基本原理、性能特点以及当前的应用概况，以期为相关领域的科研工作者和工程师提供参考和启示。
在发展历程方面，本文将介绍形状记忆高分子材料的起源、发展阶段和当前的研究热点。
在基本原理方面，将重点阐述形状记忆高分子材料的形状记忆效应产生的机制，包括交联网络结构、可逆物理/化学交联、热膨胀系数等。
在性能特点方面，将总结形状记忆高分子材料的优点和局限性，如形状恢复速度快、可重复性好、加工性能好等，以及其在高温、高湿等恶劣环境下的稳定性问题。
在应用概况方面，将详细介绍形状记忆高分子材料在航空航天、生物医疗、汽车制造、智能传感器等领域的具体应用案例，并分析其未来的发展趋势和市场前景。
通过本文的综述，读者可以全面了解形状记忆高分子材料的最新研究进展和应用现状，为相关领域的科研和产业发展提供有益的参考。
二、形状记忆高分子材料的分类形状记忆高分子材料（Shape Memory Polymers, SMPs）是一类具有独特“记忆”形状功能的智能材料。
它们能够在外部刺激（如温度、光照、电场、磁场或pH值变化等）的作用下，从临时形状恢复到其原始形状。
根据恢复机制的不同，形状记忆高分子材料可以分为以下几类：热致型形状记忆高分子材料：这类材料利用热响应来触发形状记忆效应。
它们通常包含两个或多个具有不同玻璃化转变温度（Tg）的组分，通过加热到特定温度，材料能够从一个临时形状恢复到原始形状。
这类材料在航空航天、医疗器械和智能织物等领域具有广泛的应用前景。
形状记忆高分子材料的研究
（４）光致感应型：这类形状记忆高分子材料材料在其主链 或侧链中引入一些特定的光致变色基团（ＰＣＧ）后通过光照射， 使光致变色基团 发 生 光 异 构 化 反 应 后 变 形，当 光 照 停 止 时，光 致变色基团发生可逆的光异构化反应回复形状。
２ 形状记忆原理研究
结合形状记忆材料的形状恢复形式可以大致将记忆效应 分为三种，即不可逆形状记忆效应，可逆形状记忆效应，全程形 状记忆效应。下面重点研究热致感应型和化学响应型的形状 记忆原理
２．１ 热致感应型的形状记忆原理
图 １ 热致感应型的形状记忆原理
收稿日期：２０１９－０６－２０ 作者简介：赵丽娟（１９８６—），女，甘肃兰州人，讲师，主要从事精细化工研究方向。
材料、信息和能源作为现代社会发展的三大支柱产业在促 进经济发展、丰富 人 类 生 活 中 起 到 了 重 要 的 作 用。 其 中，材 料 中形状记忆高分子材料的更是由于其独特的性能成为了工农 业、国防、医疗等领域的重要材料。
１ 形状记忆高分子材料（ＳＭＭｓ）的分类
形状记忆材料是一种智能材料［１］，这类材料通过感知环境 变化后，对其形状、位 置、应 变 等 力 学 参 数 进 行 调 整，最 后 能 够 恢复到初始状态。目前，备受研究人员关注的是形状记忆材料 中形状记忆高分子材料，这类材料最早是由 Ｍａｔｈｅｒ在 １９４０提 出的，当时 Ｍａｔｈｅｒ称其为“弹性记忆”［２］。形状记忆高分子材 料被发现后 有形状记忆功能的聚氨酯材料后，形状记忆高分子材料开始备 受关注［３］。目前，这类物质由于独特的记忆功能成为了在形状 记忆合金后的又一热点研究领域。形状记忆高分子材料根据 其形状回复原理 可 分 为 热 致 感 应 型、电 致 感 应 型、化 学 响 应 型 和光致感应型四类。
热致型形状记忆高分子材料的研究进展
万方数据
第8期张晟等：热致型形状记忆高分子材料的研究进展
冲击性。在该聚合物中，PET含量的增加可以提高物理交联，PEO链长度增加则导致运动更容易，从而使共聚物展现出良好的形状记忆效
热塑性形状记忆聚合物一样，只是由化学交联除了辐射交联，还可以采用化学交联的方
的固定相阻止分子链的滑移，赋予材料高弹性法。如可用亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)做交联和一定的高弹态形变及强度，保证聚合物在高 剂，将丙烯酸十八醇酯(SA)与丙烯酸(AA)交弹态时可进行必要的强迫拉伸形变 8。根据联共聚，合成了具有形状记忆功能的高分子凝此原理，可逆相的分子组成结构影响记忆温度，胶[13,14】。王诗任【15]等对用DCP交联的EVA而固定相的组成结构则对形变恢复影响较大。进行了研究，发现EVA的形状回复率主要取
超分子组装摒弃了传统的化学合成手段，具有制备简单、节能环保的优点，是今后材料发展的新方向之一。但目前的超分子形状记忆材
料都是以静电作用力或高分子间的氢键作用为驱动力，要求聚合物含有带电基团或羟基、N、O等易于形成氢键的基团或原子，因此种类有限。
3几种重要的热致型形状记忆聚合物
3．1聚降冰片烯
聚降冰片烯是1984年由法国的CDF公司
决于分子链的交联程度。随交联度的增加，材料回复率不断提高，但形状固定率不断下降。
2．2共聚
Fig．2Schematicrwm笃entationof thethermallyinduced
shape memoryeffect
形状记忆功能高分子材料的研究现状
1 形状记忆功能高分子材料的实验研究 1. 1 反式聚异戊二烯( TPI)
T P I 由异戊二烯反式- 1, 4- 结合而成, 主 链中含双键, 是熔点为 60~ 70 ! 的结晶性聚合 物。T P I 在常态下似硬质树脂, 升温至一定程度 变软。用硫黄或过氧化物交联可得到化学交联结 构, 交联度不同, 其性能也不同, 交联度过高, 其结 晶性就会完全丧失。结晶性和交联度合理匹配, 可得到具有热致形状记忆功能的 T P I[10 ] 。
对分子质量, 从而可呈现形状记忆特征。固定相 为高分子链的缠绕交联, 以玻璃化转变为可逆 相。与其他 SM P 相比, 它具有 4 大特点: ( 1) 分子 内没有极性官能团和一般橡胶具有的交联结构, 它属于热塑性树脂, 可通过压延、挤出、注射、真 空成型等工艺加工成型, 但由于相对分子质量太 高, 加工较为困难; ( 2) T g 接近人体温度, 室温下 为硬质, 适于制作人用织物, 但此温度不能任意调 整; ( 3) 充油处理后变成 JI S 硬度为 15 的低硬度 橡胶, 具有较好的耐湿气性和滑动性; ( 4) 未经硫 化的试样强度高, 具有减震性能。 1. 4 聚氨酯( PU)
由于形状记忆 T P I 具有形变量大、加工成型 容易、形状回复温度可调整、耐溶剂性好、耐酸碱、
高度的绝缘性、极好的耐寒性及耐臭氧性等优点, 期望在更多领域开辟其潜在的用途: ( 1) 土木建 筑, 如固定铆钉、空隙密封、异径管连接等; ( 2) 机 械制造, 如自动启闭阀门、热收缩管、防音辊、防震 器、连接装置、衬里材料、缓冲器等; ( 3) 电子通
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合 成橡 胶 工业
第 23 卷
波胶, 以及人工合成的反式聚异戊二烯[11 ~ 13 ] 。形 状记忆 T P I 是 T P I 树脂、填料及交联剂等原料
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形状记忆的高分子材料的研究进展
Research Progress of Shape Memory Polymer Material
1 综述
摘要：形状记忆高分子（SMP）是一类新型的功能高分子材料，是高分子材料研究、开发、应用的一个新的分支点，它同时兼具有塑料和橡胶的特性。
形状记忆高分子材料是一种可以响应外界刺激，并调整自身状态参数，从而回复到预先设定状态的一种智能高分子材料。
本文简单介绍了形状记忆高分子材料的性能、种类和应用。
关键词：形状记忆；高分子材料；聚合物；研究进展
1形状记忆高分子材料简介.
形状记忆的高分子材料是一种能够感知外部环境如光、热、、电、磁等，并且能够根据外部环境的变化而自发的对自身的参数进行调整还原到预先设定状态的一种智能高分子材料。
形状记忆高分子( Shape Memory Polymer，简称 SMP) 材料具有可恢复形变量大、质轻价廉、易成型加工、电绝缘效果好等优点，从20世纪80年代以来赢得广泛关注和研究，并得到了快速发展，因其独特的性能和特点，使其这些年来在材料领域中扮演着重要的角色。
近40年来，科研工作者们相继开发出了多种形状记忆高分子材料，如聚乙烯、聚异戊二烯、聚酯、共聚酯、聚酰胺、共聚酰胺、聚氨酯等，它们被广泛应用于航空航天、生物医用、智能纺织、信息载体、自我修复等多个材料领域。
显示出了形状记忆高分子材料广泛的应用前景的地位。
2.形状记忆高分子材料的分类及应用
根据响应方式的不同可以将形状记忆高分子分材料大致分为热致型、光致型、化学感应型、电致型等类型。
其中，热致感应型和光致感应型应用最为广泛。
2.1热致感应型
热致SMP是一种通过施加电场或红外光照射等刺激促使其在室温以上变形，并能在室温固定形变且可长期存放，当再次升温至某一固定温度时，材料能够恢复到初始形状。
热致型SMP被广泛用于医疗卫生、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、坐垫、光信息记录介质及报警器等。
2.2光致感应型
光致SMP可以将光能转化为机械能，根据记忆机理的不同，可分为光化学反应型和光热效应型两种。
光化学反应型是经光照后发生化学反应，它是将具有光
文献检索综合实践报告
化学反应活性的基团，如肉桂酸、偶氮苯等，引入高分子网络构筑记忆材料，利用光控的化学变化实现材料形状的赋形和回复。
光热型是光照后产生热，是在热致型SMP中加入光热转换材料来增强基体对光的吸收和热传导。
该材料可用作印刷材料、光记录材料、“光驱动分子阀”和药物缓释剂等。
2.3电致感应型
电致SMP是一种热致SMP和导电性材料(如导电炭黑、金属粉末及导电高分子等)混合的复合材料。
这种复合材料能够用过电流产生的热量而使体系的温度升高，使材料的形状恢复，所以这种SMP既具有良好的形状记忆功能又具有导电功能，被广泛应用于电子通讯及仪器仪表等领域。
2.4化学感应型
化学感应型SMP是指高分子材料在化学物质作用下具有的形状记忆的一类材料。
常见的化学感应方式有PH值变化、平衡离子置换、螯合反应、相转变和氧化还原反应等。
目前，化学感应型SMP在国外用于蛋白质或酶的分离膜、“化学发动机”等特殊领域。
3.形状记忆高分子材料发展趋势
目前，国内外的高分子材料发展迅速，对于形状记忆高分子材料这一领域也一直取得了不断地突破及广泛的应用。
国外的技术发展的较早，比我们国家都拥有了更为丰富的理论知识和经验设备。
德国化学家Alina Kirillova和俄罗斯化学家Leonid Ionov研究了形状记忆高分子材料在生物医学上的应用，提出SMP 运动发生的形状恢复是预定义的:它改变机械变形,导致暂时的形状。
而只要把他们暴露在一个特定的刺激，材料就可以恢复到原来的形状。
这种形状的变换的是可逆的并可以反复多次。
基于以上的研究观察到纳斯捕蝇草的开启和关闭来捕获猎物和墨鱼的皮肤层的微观形状变化的生物智慧观察，这种智能聚合物有潜能对人运用在不同类型的应用程序，包括机器、人工肌肉、形状记忆医疗设备等。
国内对形状记忆高分子材料的研究主要集中在热致型SMP上，如热固性环氧树脂SMP、聚氨酯类SMP和聚酯类SMP等，在我国20世纪80年代，聚氨酯的出现成为我国在形状记忆SMP上的重大突破，后被广泛应用于安全座椅。
到21世纪研究SMP被应用于太空领域，这种材料致记忆合金的复合材料，将碳纤维添加到环氧树脂体系制得可用于太空环境的可变性衍架结构。
4.结束语
从21世纪初以来，形状记忆高分子材料的研究和发展速度飞快，SMP应用广泛，特别是近些年在航空航天和生物医疗上新技术的研究备受关注，但该种材料的研究在分子结构以及工业生产技术等方面还需要更深入的研究。
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