形状记忆聚合物
形状记忆聚合物化学感应型SMP
形状记忆聚合物
形状记忆聚合物（Shape Merrory Polyers，简称SMP),又成为形状记 高分子，是指具有初始形状的制品 在一定的条件下改变其初始条件并 固定后，通过外界条件（如热、 电、光、化学感应等）的刺激 又可恢复其初始形状的高分子材 料
何为形状记忆聚合物？
SMP的记忆过程：
防止树脂 流动并记 忆起始态 的固定相
随温度变 化的能可 逆地固化 和软化的 可逆相
形状记忆聚合物
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• 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。
• 光致感应型SMP
将某些特定的光致变色基团（PCG）引入高 分子主链和侧链中，当受到光照射时（通常是紫 外 光），PCG就会发生光异构反应，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，PCG发生可逆的光异构化反应， 分子链的状态回复，材料也回复其初始形状。
形状记忆聚合物
• 化学感应型SMP
利用材料周围的介质性质的变化来激发材料变形 和形状回复。
常见的化学感应方式有pH变化、平衡离子置换、螯 合反应、相转变反应和氧化还原反应等，这类材料如 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。
形状记忆聚合物应用
• 航空、航天的部署组件和结构：例如，智能材料和织 物、电子包装或管的热收缩膜、航空的自部署太阳帆、 智能医药器件等 对于传统太空部署结构，通过使用机械铰链、能量储 存器或马达驱动工具来完成轨道结构配置的改变，而 SMPs及其复合材料制备的部署构件可以克服某些内 在缺点，如复杂组装过程、大规模的机制、大体积。
具有自修复功能的形状记忆聚合物的制备及性能表征
具有自修复功能的形状记忆聚合物的制备及性能表征一、本文概述随着材料科学的快速发展，形状记忆聚合物（Shape Memory Polymers, SMPs）作为一种新型智能材料，因其独特的形状记忆效应和可编程性在航空航天、生物医学、智能机器人等领域展现出广阔的应用前景。
然而，形状记忆聚合物在实际使用过程中常常因外界环境的恶劣和内部损伤的积累而导致性能下降，这极大地限制了其在实际应用中的长期稳定性和可靠性。
因此，开发具有自修复功能的形状记忆聚合物，对于延长材料的使用寿命、提高其在实际应用中的可靠性具有重要意义。
本文旨在介绍具有自修复功能的形状记忆聚合物的制备方法，并对其性能进行表征。
我们将概述形状记忆聚合物的基本原理和自修复材料的研究进展，为后续的制备和性能表征提供理论基础。
接着，我们将详细介绍几种具有自修复功能的形状记忆聚合物的制备方法，包括自修复机制的构建、材料的合成与加工等。
在此基础上，我们将对所制备的材料进行性能表征，包括形状记忆性能、自修复效率、机械性能等方面的测试与分析。
我们将讨论所制备材料的应用前景及未来发展方向，以期为形状记忆聚合物在实际应用中的推广提供有益的参考。
二、形状记忆聚合物的基本原理形状记忆聚合物（Shape Memory Polymers, SMPs）是一类具有独特“记忆”功能的智能材料，能够在外部刺激下，如热、光、电、磁等，恢复其原始形状。
这种特性源于SMPs内部的交联网络结构和可逆的物理或化学转变。
SMPs的基本原理主要基于两个过程：形状的固定和形状的回复。
在形状的固定过程中，SMPs通过交联网络的形成，将临时形状固定下来。
这个交联网络可以通过物理交联（如链缠结、结晶等）或化学交联（如共价键、离子键等）来实现。
一旦交联网络形成，SMPs就可以在不受外界影响的情况下保持临时形状。
在形状的回复过程中，当SMPs受到适当的外部刺激时，交联网络会发生可逆的物理或化学转变，从而释放出固定的临时形状，使SMPs回复到其原始形状。
形状记忆聚合物型温控膨胀堵漏剂的制备及应用
形状记忆聚合物型温控膨胀堵漏剂的制备及应用形状记忆聚合物型温控膨胀堵漏剂的制备及应用，听起来是不是有点儿高大上？别急，咱们一块儿慢慢捋，弄明白了，你也能跟别人滔滔不绝地讲这些东西了！这个“形状记忆聚合物”是什么呢？简单来说，它就是一种可以记住自己“原本样子”的材料。
你想象一下，像是那种能在热水里变形的海绵糖一样，放在热水里它膨胀，温度低的时候又恢复原样。
好像有点魔法对吧？不过，这魔法背后可是一堆科学原理。
具体到堵漏剂上，它的作用就是利用温度变化让材料变形或膨胀，然后填补漏洞或者裂缝，防止漏水或漏气。
说白了，它就像一个“自带修复功能”的材料，一旦出问题，就能自个儿修补，省时省力。
再讲讲制备过程。
你想想，一堆化学物质要是能调和到恰到好处，那可是有点儿复杂的。
这个形状记忆聚合物堵漏剂的制备，首先得挑选合适的聚合物材料。
要不是特别耐高温、温差变化太大，也不行。
你要是随便挑个聚合物，它不一定能耐得住从零度到一百多度的高温变化，结果堵了个漏洞，结果材料自己裂开了，漏得比之前还厉害。
怎么样，心里有点儿数了吗？这就好比你买了件冬天穿的衣服，结果发现它夏天也能穿，那岂不是乐子大了！所以，选材得精准，才能保证堵漏剂的使用效果。
不过，选好材料只是第一步。
接下来就是要把这些材料调配成合适的形状。
好比做菜，你挑好了食材，但还得掌握火候，才能做出美味的菜肴。
调配的时候，温控膨胀堵漏剂要根据温度变化来调节它的膨胀比例，确保它能在特定的温度下膨胀，达到堵漏的效果。
就像是我们身边的塑料袋，拿在手里一团软乎乎的，但你一放到热水里，它就能变得更大，变得紧绷。
科学家们要通过特殊工艺，让这种“变形”变得更加精确，就像调色一样，温控膨胀堵漏剂的“色调”得恰到好处，才能达到理想的堵漏效果。
说到应用，这个温控膨胀堵漏剂的作用可大了。
它的应用场景，简直遍地开花。
大家都知道，管道漏水、裂缝漏气这种事情，往往发生得很突然，也很麻烦。
传统的堵漏方法，有的可能需要动刀动枪，甚至得停水停气，好几天才能修好。
形状记忆聚合物及其在生物医学工程中的应用
形状记忆聚合物及其在生物医学工程中的应用形状记忆聚合物，即“SMAs”，主要是一种利用特殊塑料化学“记忆”，使其在外界激发后能够重新恢复其原始状态的特殊材料。
SMA的主要功能包括调节和控制介质流动，以及激励和操纵生物细胞的活性水平。
这些功能被广泛应用于生物医学工程领域，形成了SMA在生物医学工程中的定义。
SMA是可调性重要智能材料，由各种聚合物，尤其是聚合物网络聚合物（PNN），组成。
SMA的结构可以在可控热量或激活聚合物的影响下发生变化，因此，它能够承受和存储信息，这在多个应用领域中非常有用。
由于SMA的耐受性可以控制生物，其中的技术正在被广泛使用并研究，这也是SMA在生物医学工程中的重要应用。
SMA在许多不同的生物医学应用中被广泛使用，其中包括：药物治疗，细胞驱动，细胞驱动，血液流体检测，骨细胞增强，机械和心力学记忆，以及生物传感。
被定义为可控性，灵活性和可调性的SMA，这些都是重要的特性，可以用于许多不同的设备和系统的设计。
例如，SMA可以用于传感器和激活细胞，以及针对药物的有效释放和控制。
这些仪器的应用主要是为了改善和提高治疗的技术，以及更快更好地检测非病原体感染。
此外，SMA的技术也可用于骨细胞调节，这是一种可以修复和替代骨的过程，可以应用于失去骨细胞的病人，如骨质疏松症患者。
SMA 结构中的聚合物可以提供支持细胞在生长和活动中，并且可以调节可控性，这样就可以利用其可调节性来控制细胞增殖和活动，以オ及其社会环境的变化。
最后，形状记忆聚合物的应用不仅限于生物医学工程，它在其他领域也受到广泛重视，如：机械和结构工程，精密制造，及其他空间环境下的应用。
SMA结构不仅可以改变其状态，而且还可以进行微细调节，可以调节其位置和形状来满足特定应用的要求，这是一种特性，可以为各种不同的应用提供非常大的帮助。
总而言之，形状记忆聚合物对生物医学工程具有重要的意义，它能够有效地调节未知的生物介质流动，以及激活和控制生物细胞的活性水平，并可以用于细胞的调节，以及精密制造的应用，这些都是它在生物医学工程领域中的重要应用。
形状记忆聚合物 分类
形状记忆聚合物分类形状记忆聚合物（Shape memory polymer, SMP）是一种具有形状记忆和可复原性能的新型复合聚合物材料。
它由普通的聚合物和形状记忆效应引发剂混合而成，在改变形状后，可以在温度变化的作用下，自动回到原来的形状。
这种材料具有许多优点，如低成本、易于制造、可编程、可调节等，使得它在工业、航空航天、医药、汽车、消费者和运动用品等领域有着广泛的应用前景。
形状记忆聚合物有多种种类，根据结构的不同，可以将它们分为三大类：第一类是自释放式形状记忆聚合物，又称为自释放式SMP，它具有自释放的形状记忆效应，即两态之间的转换不需要外力的帮助，它可以自动完成形状的转换，是目前最常用的形状记忆聚合物。
第二类是可激活形状记忆聚合物，又称为可激活SMP，它需要外力（如温度、光、电磁等）才能触发形状记忆效应，可以较好地控制形状的变化，在某些应用领域有着重要的意义。
第三类是可逆形状记忆聚合物，又称为可逆SMP，它具有可逆的形状记忆效应，即两态之间的转换可以反复多次，可以多次地改变材料的形状，在某些应用中也有重要的意义。
形状记忆聚合物还可以分为非金属性SMP和金属性SMP，前者是典型的高分子材料，它的形状记忆效应是由温度的变化而触发的；后者是一种含有金属离子的复合聚合物，具有良好的耐腐蚀性，它的形状记忆效应是由可激活剂改变晶体结构而触发的。
此外，形状记忆聚合物还可以按照来源进行分类，其中包括生物形状记忆聚合物、人工合成形状记忆聚合物、基于晶体结构的形状记忆聚合物、基于热反应的形状记忆聚合物等。
生物形状记忆聚合物是一种基于生物分子结构的新型复合聚合物材料，它具有良好的可调节性和可复原性，主要用于医疗保健、生物传感器、军事装备等领域。
人工合成形状记忆聚合物是一种以小分子为主要组份，由人工合成方法制备出来的新型聚合物材料，具有良好的力学性能、外部环境耐受性以及可编程性等特点，主要用于航空航天、机器人技术、汽车工业等领域。
形状记忆聚合物
主持：乐羊
羊
形状记忆聚合物，是一种可通过外界条件（如热、电、光、化学感应等）的刺激恢复其初始形状的高分子材料，具有质轻价廉、便于制造加工、力学性能优异、生物相容性良好等特点。
/栏目责编：周伟琳、江枫/
1960年，美国科学家威廉•布勒在冶炼镍钛合金时发现，被折叠成手风琴形状的镍钛合金条被加热后，竟然恢复到最初的细条形状。
此后，被称为“形状记忆合金”的材料诞生了。
随着科学技术的发展，高分子材料和纳米材料等新材料不断涌现，形状记忆材料也不再局限于合金。
目前，具有形状记忆功能的聚合物已被制造出来，并被用于不同的领域中。
在生物医学领域，形状记忆聚合物被广泛应用于医疗器械、矫形固定和药物释放等方面。
如聚氨酯基形状记忆聚合物支架大大降低了患者的血管再次变窄的风险，被植入人体后，能够更好地与人体“兼容”。
在纺织领域，形状记忆聚合物被用于生产绝热织物、透气面料等纺织品。
如采用形状记忆钛镍合金纤维和合成纤维锦纶交织制出的衣物，拥有柔软的手感和良好的形状记忆性能，可根据穿戴者的实时状态及时调整衣物形态。
（本文根据“学习强国”学习平台登载的相关内容整编。
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形状记忆聚合物的研究及其应用
形状记忆聚合物的研究及其应用第一章绪论形状记忆聚合物是一种具有记忆性能的高分子材料，其可以产生可逆变形行为，具有广泛的应用前景。
本文将介绍形状记忆聚合物的研究进展以及其在各领域中的应用。
第二章形状记忆聚合物的研究形状记忆聚合物是一种由特殊的聚合物基质构成的高分子材料。
它的形状可随着溶剂、温度、电场、光等外部条件的变化产生可逆性的变形。
因此，它拥有一定的智能性，被广泛应用于各个领域。
形状记忆聚合物的主要结构包括线性结构、交联结构、网络结构等，其中交联结构和网络结构更加适合形状记忆应用，因为它们具有更好的弹性和形变能力。
形状记忆聚合物的形状记忆效应是由聚合物链的编织结构和交联结构、结晶性、形态等在加热或冷却过程中的相变引起的。
在这个过程中，形状记忆聚合物中的链和交联点会进行可逆的位移和旋转，从而产生可逆的形变。
此外，形状记忆聚合物还具有形状记忆材料的其他特征，如自修复性能，自润滑性能等。
形状记忆聚合物的研究主要包括材料的合成、结构与性质的表征以及应用研究等。
近年来，科学家们通过改变聚合物材料的交联结构、晶态结构以及形态结构等方面的调控，成功地提高了形状记忆聚合物的响应速度、形变能力、热稳定性等性能，发展了一系列新的高性能形状记忆聚合物。
第三章形状记忆聚合物的应用形状记忆聚合物具有卓越的应用前景，广泛应用于医学、航天航空、建筑等领域。
3.1 医学领域在医学领域中，形状记忆聚合物可以应用于生物修复和医疗器械等方面。
例如，可以将形状记忆聚合物作为缝合线，将其置放在组织器官中，随着体内温度的变化而进行形态修复和固定。
此外，可以将形状记忆聚合物应用于医疗器械的制造，如形状记忆聚合物支架、人工骨等材料，具有优异的生物相容性和形变能力。
3.2 航天航空领域形状记忆聚合物可以应用于航天航空领域的机构调整、形状变化等方面。
例如，可以将形状记忆聚合物用于飞机机身的气动调整装置、发动机变形处理手段等工程中。
3.3 建筑领域形状记忆聚合物可以应用于建筑领域中的防震减灾、隔音降噪等方面。
形状记忆聚合物及其多功能复合材料
形状记忆聚合物及其多功能复合材料形状记忆聚合物及其多功能复合材料形状记忆聚合物（shape memory polymers，SMPs）是一种聚合物材料，具有特殊的自修复能力和形状记忆特性。
SMPs的基本特征是具有两种形态：一种是高温下的一种形态，是低弹性模量和高分子链密度的形态；另一种是低温下的一种形态，是高弹性模量和低分子链密度的形态。
SMPs的自修复能力是指在破坏或变形后，该材料可以通过热处理或其他方式恢复原来的形状和性能。
这种自修复能力使得SMPs在医学和航空航天等领域具有广泛的应用前景。
例如，SMPs可以用作医学中的生物医学材料，如微型支架、人工骨骼等，也可以用于制作机器人或机械手等。
SMPs的形状记忆特性是指该材料可以在一定的温度范围内，从一种形态转变为另一种形态，然后随着温度的变化再次恢复原来的形状。
这种形状记忆特性使得SMPs在多种领域具有重要的应用。
例如，SMPs可以用于制作自适应材料，在不同的环境中改变形状，在安全和保护等方面具有良好的应用前景。
在多功能复合材料中，SMPs可以与其他材料相结合，形成一种多功能的复合材料。
这种复合材料具有SMPs的形状记忆特性和其他材料的特点，如导电性、抗菌性和阻燃性等。
例如，SMPs可以与碳纤维相结合，形成一种具有形状记忆特性的复合材料，具有先进的机械性能和良好的导电性能，可以用于制作太空船的结构材料。
总之，形状记忆聚合物及其多功能复合材料在医学、航空航天等领域具有广泛的应用前景。
随着科技的发展和应用的不断推广，形状记忆聚合物及其复合材料将会更加完善和多样化，为我们的生活带来更多的便利和创新。
形状记忆聚合物的工作机制和制备方法总结
形状记忆聚合物的工作机制和制备方法总结形状记忆聚合物（Shape Memory Polymers，SMPs）是一类具有特殊功能的聚合物材料，其工作机制基于材料内部的结构转变和记忆效应。
本文对形状记忆聚合物的工作机制和制备方法进行总结。
工作机制形状记忆聚合物的工作机制基于两个主要过程：相变和弹性恢复。
相变是指材料在特定温度下经历结构转变，例如从固态到可塑性状态。
弹性恢复是指材料恢复其原始形状和尺寸的能力。
形状记忆聚合物主要分为两种类型：热敏型和光敏型。
热敏型SMPs的相变基于材料内部结构的重新排列，而光敏型SMPs则依赖于光照引发的光化学反应。
这些相变过程可以通过合适的温度或光照条件进行控制。
制备方法形状记忆聚合物的制备方法多种多样，常见的制备方法如下：1. 聚合法：通过聚合反应合成形状记忆聚合物。
可以采用单体聚合、共聚合等方法，根据所需特性选择不同的单体和反应条件。
2. 交联法：通过交联聚合将线性聚合物形成三维网络结构，提高材料的力学性能和形状记忆功能。
3. 混炼法：将形状记忆聚合物与其他材料混合，例如与纳米材料、填料等进行复合，以改善材料的性能和功能。
4. 添加物法：通过添加特定添加剂，如交联剂、溶剂、催化剂等，改变形状记忆聚合物的特性和性能。
以上是一些常见的形状记忆聚合物的制备方法，根据具体需求和应用场景的不同，还可以采用其他制备方法。
总结而言，形状记忆聚合物是一类具有特殊功能的聚合物材料，其工作机制基于相变和弹性恢复。
制备方法多种多样，包括聚合法、交联法、混炼法和添加物法等。
根据具体需求和应用场景的不同，选择合适的工作机制和制备方法，可以制备出功能优良的形状记忆聚合物材料。
形状记忆聚合物
形状记忆铆钉旳连接 易于脱卸旳形状记忆聚合物敷料
➢ 制备保暖透湿织物 形状记忆材 料都有一记忆触发温度Ttrig，当环 境温度低于Ttrig时，聚合物大分子 链段旳运动处于冻结状态，分子
链排列致密，阻止了热、气体等
旳传递，所以低温下具有良好旳 保暖性。当环境温度高于Ttrig时， 高分子链段解冻，其链间间隙明
T>Tg
or
T>Tm
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Temporary length：L+L’
Fixing 固定
T<Tg or T<Tm
Fixed length：L+L’
Deformation
Recovering T>Tg or T>Tm
恢复
Recoverd length：L
形状记忆效应示意图
Tg Tm
Tf
temperature
结晶聚合物旳温度-形变曲线
3 共聚法
将两种不同转变温度（Tg或Tm）旳高分子材料聚合成嵌段 共聚物。因为一种分子中旳两种（或多种）组分不能完全相容 而造成了相旳分离，其中Tg（或Tm）低旳部分称为软段，Tg （或Tm）高旳部分称为硬段。经过共聚调整软段旳构造构成 、分子量以及软段旳含量来控制制品旳形变回复温度和回复应 力等，从而能够变化聚合物旳形状记忆功能。
SMP旳记忆过程
形状记忆聚合物 分类
热致感应型 电致感应型 光致感应型 化学感应型
SMP
SMP
SMP
SMP
➢ 具有形状记忆旳聚合物具有 两相构造，即由记忆初始形状旳 固定相和随温度变化能可逆地固 化和软化旳可逆相构成。固定相 一般为具有交联构造旳无定型区， 如辐射交联聚乙烯；也可是Tm或 Tg较高旳一相在低温时形成旳分 子缠结，如高分子量聚降冰片烯、 聚己内酯。
形状记忆聚合物 压电效应 热能回收
形状记忆聚合物是一种具有特殊结构的聚合物材料，能够在外界刺激下发生形状变化，并且在刺激消失后能够恢复原来的形状。
这种聚合物材料的特殊性质给人们的生活带来了许多应用前景，尤其是在压电效应和热能回收方面。
1. 形状记忆聚合物的原理及应用形状记忆聚合物通过在特定温度下进行形状预设，当受到外界刺激时，如温度、光线或电场等，可以实现形状的变化。
这种材料在医疗器械、纺织品、建筑材料等多个领域都有广泛的应用。
在药物输送方面，可以利用其形状记忆特性设计成可内置血管，并在受到体温刺激时自主扩张，实现药物的快速输送。
另外，在建筑领域，形状记忆聚合物也可以应用于自适应太阳能板的设计，根据光照强度自动调整面板形状，以最大化吸收太阳能。
2. 压电效应与形状记忆聚合物的联合应用除了形状记忆聚合物本身的特性外，其与压电效应的结合也具有很大的潜力。
压电效应是指某些晶体或陶瓷材料在受到外力作用时会产生电荷分离，从而产生电势差。
通过将形状记忆聚合物与压电材料相结合，可以实现在外界力的作用下产生电荷，从而实现能量的收集和转化。
一种采用形状记忆聚合物和压电材料混合制成的地板材料，可以在行走时产生微小的振动力，经过能量转化器转化为电能，用于照明或其他设备的供电。
3. 热能回收与形状记忆聚合物的结合应用另外，形状记忆聚合物还可以与热能回收技术相结合，实现热能的高效回收。
通过利用形状记忆聚合物在不同温度下的形状变化特性，可以设计出一种新型的热能回收装置。
当形状记忆聚合物在高温环境下发生形状变化时，可以将其释放的能量转化为电能或其他形式的能量，实现能量的回收利用。
这种应用潜力对于节能减排和可持续发展具有重要意义。
个人观点形状记忆聚合物的应用前景十分广阔，特别是与压电效应和热能回收技术的结合应用，可以实现能量的高效转化和回收，为未来可持续发展提供新的解决方案。
随着科学技术的不断进步，相信形状记忆聚合物及其相关技术将会在更多领域得到广泛应用，为人类社会带来更多便利和创新。
形状记忆聚合物本构建模及其在智能结构分析中的应用
形状记忆聚合物本构建模及其在智能结构分析中的应用形状记忆聚合物(SMP)作为一种新兴的具有形状记忆效应的高分子材料,在外力作用下能够改变自身形状并保持变形后的状态,当受到特定的刺激时,能可逆地恢复至起始形状。
SMP有变形量大,恢复率高,赋形容易,形状响应温度易调节和激励方式多样(热、湿、光、电、磁)等特点,因而成为目前热门的功能材料之一。
随着研究的深入,SMP在各类复杂感知器件、生物医疗、航空航天及其他智能装置领域得到广阔的应用。
SMP本构理论是反映材料力学性质的数学模型,其在记忆行为演变规律及预测、性能表征与评价和材料结构设计等方面具有重要作用。
本文主要对SMP材料的本构理论、有限元计算方法和智能结构(空间展开簧片,智能可逆隔膜和血管支架)展开研究,具体内容如下:(1)建立了一种SMP的三维热力学黏弹性本构模型,并进行了有限元实现。
将SMP的一维本构模型的总应变假设为机械应变、可逆应变和热应变的叠加,并给出各项应变的定义和方程表达式。
随后,将SMP的一维本构方程扩展为三维形式,编写了可供有ABAQUS调用的有限元程序(UMAT)。
利用有限元程序,对SMP的拉伸试件进行数值模拟,数值结果与实验数据吻合很好,验证了本构方程和有限元程序的正确性。
(2)基于聚氨酯类SMP的有限元程序,研究了空间可展开的SMP簧片的折叠变形和形状记忆效应,并对SMP簧片进行了优化设计。
对SMP簧片结构的正/反向折叠和自动展开过程进行了模拟,分析了结构参数和温度对折叠行为的影响,并研究了金属/SMP复合簧片正向和反向折叠过程。
以结构参数和温度为设计变量,展开驱动性能为目标,结构失稳弯矩为约束条件,通过全因子设计方法建立了SMP簧片结构的优化模型并进行求解,得到了驱动性能最佳的SMP簧片结构。
(3)研究了一种智能可逆的SMP隔膜装置。
利用SMP大变形和形状记忆的特性,设计了一种翻转可逆的SMP隔膜装置。
对SMP隔膜的翻转过程和恢复效应进行了有限元模拟,获得了隔膜在翻转变形过程中的压力和应变能的变化,并分析了结构参数和温度对翻转行为的影响。
形状记忆聚合物力学行为及其物理机制
形状记忆聚合物力学行为及其物理机制全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：形状记忆聚合物是一类具有特殊性能的聚合物材料，可以在外部刺激的作用下实现形状的改变和恢复，具有广泛的应用前景。
形状记忆聚合物的力学行为及其物理机制一直是研究的焦点之一，对其进行深入的探究有助于揭示其内在机理并拓展其应用领域。
形状记忆聚合物的力学行为是其能够实现形状记忆的重要基础。
通常情况下，形状记忆聚合物可以分为两种类型：一种是单向形状记忆，另一种是双向形状记忆。
单向形状记忆聚合物在外部刺激下仅能实现一种形状的记忆和转变，如拉伸或压缩后的形状记忆；而双向形状记忆聚合物则可以实现两种或多种形状的记忆和转变，如可以在拉伸和压缩后实现形状的转变。
这些形状记忆聚合物的力学行为受到其分子结构和内聚力的影响，不同类型的形状记忆聚合物在实际应用中具有不同的优势和特点。
形状记忆聚合物的力学行为受到多种因素的影响，包括温度、形状记忆转变速度、应力和形变等。
其中最主要的是温度的影响，因为形状记忆聚合物的形状转变通常是在温度变化的作用下实现的。
形状记忆聚合物通常具有一个临界温度，当温度超过这个临界温度时，形状记忆聚合物会发生形状转变；而当温度低于临界温度时，形状记忆聚合物可以恢复到原来的形状。
除了温度影响外，形状记忆聚合物的力学行为还受到外部应力和形变的影响，不同的形状记忆聚合物在外部应力和形变作用下的力学行为也有所不同。
形状记忆聚合物的力学行为及其物理机制是其形状记忆功能的基础，对其进行深入研究有助于揭示其内在机理和拓展其应用领域。
未来随着科技的不断发展和进步，形状记忆聚合物必将在医疗、航空航天、智能材料等领域发挥出更大的作用，为人类社会带来更多的便利和进步。
第二篇示例：形状记忆聚合物是一种特殊的聚合物材料，具有在外界刺激下改变形状并可以恢复原状的特性。
其具有广泛的应用前景，包括智能材料、生物医学器械和柔性机器人等领域。
在形状记忆聚合物的力学行为和物理机制研究中，我们主要关注其变形能力、应力传递机制和相变动力学等方面。
形状记忆聚合物的原理
形状记忆聚合物的原理形状记忆聚合物是一种具有形状记忆特性的聚合材料，它能够在外界刺激的作用下发生可逆形状变化，并能记忆最初的形状，一旦刺激消失，材料即可恢复到其原始形状。
形状记忆聚合物的原理基于其特殊的分子结构和交联网络。
形状记忆聚合物通常由聚合物链和交联结构组成。
在低温下，聚合物链通常处于玻璃态或高度交联状态下，此时材料的形状固定并且稳定。
然而，一旦材料受到外界刺激（如加热、拉伸等），聚合物链发生结构变化，交联网络中的键断裂或重组，导致材料形状发生可逆性变化。
形状记忆聚合物的形状记忆效应取决于两种共存的相态转变：玻璃态相转变和相分离相转变。
玻璃态相转变指的是从玻璃态转变为高弹性态的过程，这个过程是可逆的。
相分离相转变是指在高温或受外界刺激时，聚合物链与交联结构之间发生相分离，形成高弹性相或亲剪切相的过程。
形状记忆聚合物的形状记忆特性可以通过两种不同的方式触发：温度诱导形状记忆（TSM）和力诱导形状记忆（FSM）。
TSM是最常见的形状记忆效应，它基于聚合物链的相变和交联结构的弹性变形。
当材料被加热到临界温度以上，聚合物链从高交联态转变为高弹性态，实现形状记忆效应。
FSM则是在外力作用下触发形状记忆效应，它依赖于材料的准晶相和聚合物链的取向。
形状记忆聚合物的性能取决于多个因素，包括交联度、分子量、交联结构、聚合物链的柔性等。
通过调整这些因素，可以实现形状记忆聚合物在不同温度、应力、湿度等条件下的形状记忆效应。
形状记忆聚合物具有广泛的应用前景。
例如，在医学领域，可以利用形状记忆聚合物制造可植入的支架和缝合线，用于血管和组织修复。
在航天航空等领域，形状记忆聚合物可用于制造自展式结构和自修复材料。
此外，在纺织品和自动化设备中，形状记忆材料的应用也是十分广泛的。
总之，形状记忆聚合物的原理基于其特殊的分子结构和交联网络，通过温度或力的刺激，实现可逆的形状变化和恢复。
随着对该材料的深入研究和不断的创新，形状记忆聚合物将在更多的领域发挥重要作用。
主要的形状记忆聚合物
主要的形状记忆聚合物
形状记忆聚合物（Shape Memory Polymer，简称SMP）是一种智能响应性材料，具有记忆和恢复初始形状的特性。
其主要应用领域包括医疗、纺织、机械和化工等。
SMP的材料特性包括：
1. 可恢复性：SMP在变形后能够在外部刺激下恢复到其初始形状。
2. 低密度：SMP相对于其他金属材料，具有较小的密度，有利于减轻结构重量。
3. 易加工：SMP加工性能良好，可以采用多种方法进行成型。
4. 形状转变温度可调：SMP的形状转变温度可以根据需要进行调整。
5. 良好的生物相容性：SMP在医疗领域具有广泛应用前景，因为它具有良好的生物相容性。
6. 智能响应：SMP可以根据外部环境条件（如温度、光照等）发生形状变化。
在我国，形状记忆聚合物研究取得了显著进展，包括构建本构方程、实验验证以及将其应用于医疗等领域。
例如，已有的研究项目中，新型形状记忆聚合物技术获得了美国药监局（FDA）的研究设备豁免（IDE），开始试验以确定其在选择性血管内动脉瘤修复术（Evar）中的安全性和有效性。
此外，形状记忆聚合物在智能制造领域也具有潜力。
例如，将SMP应用于机器人领域的驱动器，可以实现自适应变形，提高机器人的灵活性和适应性。
总之，形状记忆聚合物是一种具有广泛应用前景的创新材料，其特性包括可恢复性、低密度、易加工、形状转变温度可调、良好的生物相容性和智能响应等。
在我国，研究者正努力推动形状记忆聚合物技术的发展，并将其应用于医疗、智能制造等领域。
热致形状记忆聚合物的制备及其应用
热致形状记忆聚合物的制备及其应用热致形状记忆聚合物是一种能够在特定温度范围下发生可逆形变的材料。
其的制备方法在近年来得到了快速的发展，并且在医疗器械、可持续能源等领域中具有广泛的应用。
一、热致形状记忆聚合物的制备方法热致形状记忆聚合物的制备方法包含两个主要步骤：材料合成和形状记忆特性的编程。
材料的制备是影响热致形状记忆聚合物性能的重要因素，物质的物化性质（如抗拉强度、韧度和玻璃转变温度）会影响其形状记忆特性的编程效果。
材料的合成方法常常涉及简单的理化反应和复杂的聚合反应。
通常最常用的是自由基聚合和离子聚合。
在聚合反应中，常用的单体有丁二酸二甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯和硅氧烷单体等。
形状记忆特性的编程是通过材料在形状记忆过程中的热量处理方法实现的。
编程包括了加热/冷却周期，特定的温度、时间和形状变化。
编程的目的是使聚合物复原自身形态是更容易、需要更小的温度变化，提高其形状记忆的可重复性和可逆性。
二、热致形状记忆聚合物的应用1. 医疗器械热致形状记忆聚合物在医疗器械中的应用有很大潜力。
例如，可以用于因骨折或手术而导致的肯德拉氏腕舟骨矮化症。
该聚合物可以恢复到最初的形状，从而限制病人的手部运动。
也可以应用在解决腹壁疝或泌尿系统中。
这些设备利用了材料的可撓性和形狀記憶特性，以提高患者的治療效果和降低费用。
2. 智能材料热致形状记忆聚合物可将电化学信号转换成形态变化。
因此，他们可用于电子人工器官、柔性电子塑料和可穿戴设备等智能材料领域。
这些材料可以适应不同的环境，看起来和感觉都非常自然。
3. 可持续能源热致形状记忆聚合物可以应用于可持续能源领域中的多项技术。
例如，用于构建智能太阳能板，可将太阳能板的反射要素进行更改。
聚合物的改变将板的反光率降到最佳点，提高电能转换效率。
压电材料和染料敏化太阳能电池中的低成本材料的热致形状记忆材料可以提供更大的能量密度，上升部件寿命，并提高效率。
总之，热致形状记忆聚合物的制备方法和应用十分广泛，随着工业和制造业的发展，以及材料科学的发展，热致形状记忆聚合物又将有许多新的应用领域。
形状记忆聚合物的制备与有效性评估
形状记忆聚合物的制备与有效性评估形状记忆聚合物是一种特殊的聚合物，具备在温度或电场等外部条件共同作用下从既定形状恢复为初始形状的能力，因此被广泛应用于诸如智能材料、医疗、航空航天、电子等领域。
本文将讨论形状记忆聚合物的制备方法和有效性评估。
1. 形状记忆聚合物制备方法1.1 响应方式分级制备方法此种制备方法是将响应方式不同而初始形状相同的聚合物混合在一起进行共聚反应，从而制备出形状记忆聚合物。
该方法的优点是能够制备出不同响应方式的形状记忆聚合物，丰富形状记忆聚合物库存，为不同应用领域提供了宽泛选择。
1.2 光学刻蚀法此种方法是在有机聚合物的表面化学修饰后，采用光学刻蚀方式，通过环形光束来进行形状记忆聚合物形状的制备。
该方法的优点是制备简单，而且能制备出形状记忆聚合物的多种形态，但其困难在于精细的加工手段。
1.3 共价自组装法此方法是在有机聚合物的表面具有反应基团的前提下，通过反应偶联来制备形态记忆聚合物。
该方法因为能够制备出具有互相独立响应的形状记忆聚合物，越来越受到研究人员的青睐。
2. 形状记忆聚合物有效性评估2.1 电压-形状响应测试将形状记忆聚合物加热到崭新形状，然后通过给予电压来刺激其变形。
电压-形状响应测试可以评估形状记忆聚合物的回收速度、回复速度和重复性等指标。
2.2 循环响应测试循环响应测试是利用形状记忆聚合物在电或磁场刺激下可以变形和回复的特性，测试其中内部的分子运动，以了解形态记忆聚合物的机制和特性，并针对样品分别测试响应温度范围、回收率和形态弛豫等指标。
2.3 组织培养测试组织培养测试将形状记忆聚合物制作成支架，在细胞培养盘中进行细胞培养，通过对种种细胞相对形态的旋转和变形，来检测形状记忆聚合物的医疗类应用特性和有效性评估。
总的来说，形状记忆聚合物的制备和有效性评估是制作高质量形态记忆聚合物的关键步骤，目前研究人员对他的研究已初具规模，并且已经开始应用于生物医学、智能材料、水处理和光学器件等领域，未来有望取得更加广泛的应用。
形状记忆聚氨酯ppt
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SMPU的合成方程式 预聚反应
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SMPU的合成方程式 扩链反应
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SMPU的合成方程式 聚合反应
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SMPU的应用
SMPU作为重要的智能材料,具有优良的记忆温 度可调节性,其记忆温度根据需要可在-30～70℃ 的范围内进行调节。在形状记忆温度附近,其良好 的力学性能、热膨胀性、透湿性、阻尼性能以及 光学性能,使其在许多方面都有较为广泛的应用。
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SMPU的应用
状起固定作用。同样加热软化后变形,取下也十分 方便。此外,形状记忆聚氨酯也可用来做血管封闭 材料、止血钳、医用缝合材料等。
用作异径管结合材料 先将SMPU加热软化成管状，并趁热向内插入直
径比该管子内径大的棒状物以扩大口径，冷却后抽 出棒状物，得到的制品为热收缩管。使用时，将直 径不同的金属管插入热收缩管中，用热水或热吹风 加热，套管即收缩紧固。此法广泛用于仪器内线路 集合，线路终端的绝缘保护，通讯电缆的接头防水， 以及钢管线路接合处的防护等领域。
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形状记忆聚合物的“记忆”机理
聚合物构成： 固定相(保持固定成品形状） 可逆相（某种温度下能可逆地发生软化-硬化现
象） 1.固定相的作用是初始形状的记忆和恢复，第二 次变形和固定则是由可逆相来完成。
-Leabharlann 形状记忆聚合物的“记忆”机理
2.固定相可以是聚合物的交联结构、部分结晶结 构、聚合物的玻璃态或分子链的缠结等。可逆相 则为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）的相结构。 3.固定相和可逆相具有不同的软化温度。
在医疗器材上的应用
形状记忆聚氨酯
参考文献
1.陈少军,粱宝峡,刘朋生,形状记忆聚氨酯 聚氨酯工 业（2004. Vo1. 19 No. 3） 2.严冰, 邓剑如. 形状记忆聚氨酯的研究现状 塑料科技 No3(Sum. 155) June 2003 3.形状记忆聚氨酯的性能及应用 中国纺织报 200310-21 4.朱光明. 形状记忆聚合物的发展及应用[J ] . 工程塑 料应用,2002 ,30 (8) :61 - 63. 5.曾跃民,胡金莲,等. 干法形状记忆聚氨酯膜的智 能透湿气性能的研究[J ] . 青岛大学学报,2002 ,17 (2) :38 - 41.
SMPU的合成方程式 预聚反应
SMPU的合成方程式
扩链反应
SMPU的合成方程式 聚合反应
SMPU的应用 的应用 SMPU作为重要的智能材料,具有优良的记忆温 度可调节性,其记忆温度根据需要可在-30～70℃ 的范围内进行调节。在形状记忆温度附近,其良好 的力学性能、热膨胀性、透湿性、阻尼性能以及 光学性能,使其在许多方面都有较为广泛的应用。 在医疗器材上的应用 在医疗方面,将形状记忆聚氨酯用作固定创伤 部位的器材可代替传统的石膏绷带。其方法是将 形状记忆材料加工成创伤部位形状,然后用热水或 热吹风使其软化,施加外力使其变行为易于装配的 形状,冷却后装配到创伤部位,在加热便可恢复原
形状记忆聚氨酯 （SMPU） ）
形状记忆聚合物的机理 形状记忆聚氨酯（ 形状记忆聚氨酯（SMPU） ） SMPU的合成方法 的合成方法 SMPU的应用及发展 的应用及发展
形状记忆聚合物（SMP） 形状记忆聚合物（shape memory polymers， 简称SMP）： 由固定相或称硬相(hard domain)和软化 -硬化可逆相或称软相(soft domain)构成， 通过可逆相的可逆变化而具有形状记忆效应。 SMP可以是单—组分的聚合物,也可以是软化 温度不同、相容性良好的两种聚合物的共混 物或嵌段、接枝共聚物。 。
形状记忆聚合物的发展及应用
形状记忆聚合物的发展及应用
形状记忆聚合物是一种特殊的聚合物，可以经历形状变换并在一定条
件下恢复原来的形状。
它可以通过改变温度、电场、磁场等外部条件来控
制形状变化，其应用领域广泛，包括医疗、航空航天、机器人、纺织品、
电子技术等。
在医疗领域，形状记忆聚合物可以制成外科手术支架、植入物等，可
以在体内恢复原来的形状，降低手术风险，提高手术效果。
同时，也可以
制成智能药物，根据不同的体内环境释放药物，提高药物的效果。
在航空航天领域，形状记忆聚合物可以制成自愈合材料、防冰材料等，可以自动修复裂纹、减少冰覆盖，提高飞行安全性能。
在机器人领域，形状记忆聚合物可以制成智能机械臂、智能骨骼等，
可以根据外界环境自动调整形状，完成更加复杂的操作。
在纺织品领域，形状记忆聚合物可以制成智能纤维，根据身体温度、
湿度等环境变化调整形状，提高穿着舒适度。
在电子技术领域，形状记忆聚合物可以制成智能电子元件、智能传感
器等，可以自动调节形状和功能，根据应用场景自动适应。
总之，形状记忆聚合物在未来的应用前景非常广阔，将成为智能化、
高效化、自适应的重要功能材料。
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3 共聚法
将两种不同转变温度（Tg或Tm）的高分子材料聚合成嵌段 共聚物。由于一个分子中的两种（或多种）组分不能完全相容 而导致了相的分离，其中Tg（或Tm）低的部分称为软段，Tg （或Tm）高的部分称为硬段。通过共聚调节软段的结构组成 、分子量以及软段的含量来控制制品的形变回复温度和回复应 力等，从而可以改变聚合物的形状记忆功能。
Self-assembly 分子自组装
1. 化学交联法
用该法制备热固性SMP制品时常采用两步法或多步 法，在产品定型的最后一道工序进行交联反应，否则 会造成产品在成型前发生交联而使材料成型困难。
如可用亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)做交联剂，将丙烯 酸十八醇酯(SA)与丙烯酸(AA)交联共聚，合成了具有形 状记忆功能的高分子凝胶。
2. 物理(辐射)交联法
大多数产生形状记忆功能的高聚物都是通过辐射交联 而制得的，例如聚乙烯、聚己内酯。
采用辐射交联的优点是：可以提高聚合物的耐热性、 强度、尺寸稳定性等，同时没有分子内的化学污染。
朱光明等人研究发现,聚己内酯经过辐射交联以后也 具有形状记忆效应,且辐射交联度与聚己内酯的分子量和 辐射剂量有很大的关系,同时发现聚己内酯具有形状恢复 响应温度较低(约50℃)、可回复形变量大的特点。
*
60 oC
C
O
H 2C
C
n
CH2
H2
C
C
*
m
C
O
O (C H 2 C H 2 O )n H
O H 2C
CH2
O
O
(C H 2 C H 2 O )n H H 2C
CH 2
N
H 3C
CH3
N
H 3C
CH 3
80℃ H O B A
H 2C
CH 3 C
n
CH2
CH3
H2
C
C
m
C
O
O (C H2CH 2O )n -H
O H 2C
CH2
HN +
( CH 2) 16
H 3C
C H3
CO O-
O
➢ 加入液晶后的DMAEMA-co-TPEG共聚物，TPEG 和HOBA的熔融温度都可能作为触发形状记忆的开关， 因此HOBA- DMAEMA-TPEG复合物可能具有三重形状 记忆性能。而且HOBA在熔点和清凉点之间呈现液晶态， 这种聚合物可能还具有自修复性能。
➢ 聚合物形状记忆效应的表征 DMA法，采用control-force 模式，表征参数有形状固定率、形状恢复率、形状恢复温 度、形状恢复力等。
• 形状记忆的方向性
主要的形状记忆聚合物
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
形状记忆聚合物的合成
Copolymerization 共聚法 Preparation
Crosslinking 交联法
O
O
(CH2CH2O)n H
CH2
H2C
O
O
(CH2CH2O)n H
CH2
H2C
N
H3C
CH3
N
H3C
CH3
同时，DMAEMA含叔氨基团，叔胺可与羧酸的羧基作用，
将DMAEMA-co-TPEG共聚物与液晶HOBA反应。
CH 3
C H3
CH3
CH3
H 2C
C
+
CH 2
H 2C
C
N H 4S 2O 8
DMAEMA-co-TPEG共聚物
TPEG(异丙烯醇聚氧乙烯醚）是结晶性聚合物，作为可逆
相，DMAEMA(甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯)是无定型相，
形成物理交联点，作为固定相。
CH3
CH3
CH3
CH3
+ H2C C
H2C C
NH4S2O8
*
60 oC
H2C
C
n
CH2
CO
CH2
H2 CC *
m
CO
4. 分子自组装
应用自组装方法、利用分 子间的非共价键力构筑超分子材 料。
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。
彭宇行等利用聚（丙 烯酸-co-甲基丙烯酸甲酯） 交联网络与聚乙二醇 （ PEG ） 间 的 氢 键 作 用 力作为驱动力制备了具 有良好形状记忆性能的 P(AA-co-MMA)-PEG 形 状记忆材料，形变恢复 率几乎可以达到99%。
➢ 在玻璃化温度Tg以下,聚合物为玻璃态，链段的运 动是冻结的，表现不出形状记忆效应，当T升高到玻璃 化温度以上时，链段解冻，开始运动，受力时，链段很 快伸展开，外力去除后，又可恢复原状。由链段所产生 的这种高弹形变是聚合物具有形状记忆效应的先决条件。
Original length：L
Deformation 变形
SMP的记忆过程
形状记忆聚合物 分类
热致感应型 电致感应型 光致感应型 化学感应型
SMP
SMP
SMP
SMP
➢ 具有形状记忆的聚合物具有 两相结构，即由记忆初始形状的 固定相和随温度变化能可逆地固 化和软化的可逆相组成。固定相 一般为具有交联结构的无定型区， 如辐射交联聚乙烯；也可是Tm或 Tg较高的一相在低温时形成的分 子缠结，如高分子量聚降冰片烯、 聚己内酯。
形状记忆聚合物具备的条件： 1）聚合物本身应具有结晶和无定形的两相结构，且两
相结构的比例适当； 2）在玻璃化温度或熔点以上的较宽温度范围内呈现高
弹态，并具有一定强度， 以利于变形； 3）在较宽的环境温度条件下具有玻璃态，保证在贮存
条件下冻结应力不会释放。
影响聚合物形状记忆效应的因素
➢ 应力松弛和蠕变 高聚物具有粘弹性，其力学性质会随着 时间的变化而变化，产生应力松弛和蠕变。这种粘弹性对 形状记忆效应是不利的，蠕变性能大的材料不可能获得较 大记忆效应。
T>Tg
or
T>Tm
Temporary length：L+L’
Fixing 固定
T<Tg or T<Tm
Fixed length：L+L’
Deformation
Recovering T>Tg or T>Tm
恢复
Recoverd length：L
形状记忆效应示意图
Tg Tm
Tf
temperature
结晶聚合物的温度-形变曲线
形状记忆聚合物
Shape Memory Polymers
形状记忆 测试
Contents
1
聚合物的形状记忆效应
2 影响聚合物形状记忆效应的因素
3
主要的形状记忆聚合物
4
形状记忆聚合物的合成
5
形状记忆聚合物的应用
聚合物的形状记忆效应
➢ 形状记忆聚合物是一类新型的 功能高分子材料，当外部条件（ 电，温度，光，酸碱度等）发生 变化时，它可相应地改变开关并 将其形状固定（变形态）。如果 外界环境以特定的方式和规律再 次发生变化，它们便可逆的恢复 至起始态。