高分子智能材料全解

（2）形状记忆高分子材料
具有形状记忆功能的高分子材料
高分子材料的形态记忆功能由其特殊的内 部结构所决定。
在其内部存在着互相结合成网状的架桥， 架桥的存在使高分子链间不发生滑动。把它 加热到高于Tg 温度使之变形后,再冷却至源自文库温, 由于高分子链运动变形使之保持一定状态。
再重新加热到Tg 以上温度，残留的翘棱被释 放出来,恢复到原来架桥出现时的状态。
用途
? 医学方面 形状记忆高分子树脂可
代替传统的石膏绷带，具 有生物交接的形状记忆高 分子材料可以用作组合缝 合器材、止血钳等。 ? 航空方面
形状记忆高分子树脂被 用于记忆的振动控制。 ? 其他方面
热收缩膜和热收缩管
（3）智能织物
? 具有智能性的织物，防水透 湿、温度调节、形状记忆、 颜色变化等。
态。
智能材料的构想来源于仿生学，它的目标就是想研制出一 种材料，使它成为具有类似于生物的各种功能的“活”的材 料。
独角仙的外壳可以随着外界空气变潮湿其外壳的颜色由绿色变成黑色。它所呈 现的外壳结构特征将成为未来一种‘智能材料'的重要特性，科学家可以依据这 种特征研制作为湿度探测器的新型材料，它可用于在食品加工厂监控湿气指数。
（1）智能高分子凝胶
智能高分子凝胶是一种三维高分子网络和 溶剂组成的体系。这类高分子凝胶材料可随 环境的变化而产生可逆的、非连续的体积变 化。
根据溶胀剂不同两类：高分子水凝胶和 高分子有机凝胶
用途
高分子凝胶的溶胀收缩循环可用于化学 阀吸附分离、传感器和记忆材料。循环提供 的动力可用于设计化学发动机，网孔的可控 性可用于药物释放体系。
（3）信息识别与积累功能：能够识别传感网络得
到的各类信息并将其积累起来 。
（4）响应功能：能够根据外界环境和内部条件变化， 适时动态地作出相应的反应 ，并采取必要行动。
（5）自诊断能力：能通过分析比较系统目前的状况 与过去的情况，对诸如系统故障与判断失误等问题 进行自诊断并予以校正 。
（6）自修复能力：能通过自繁殖、自生长、原位复 合等再生机制，来 修补某些局部损伤或破坏。
它主要有超分膜、分离膜、控制释放膜、 诊断用人工细胞膜和仿生治疗系统。
二. 高分子智能材料的使用领 域
1、在军事领域中的应用 2 、与现代医学相联系的高分子智能材
3 、主动震动声控
1、在军事领域中的应用
目前，在各种军事领域中，高分子智能材料的应用主要涉 及到以下几个方面：
（1）智能蒙皮
例如光纤作为智能传感元件用于飞机机翼的智能蒙皮中，或者在武器平台的蒙皮 中植入传感元件、驱动元件和微处理控制系统制成的智能蒙皮，可用于预警、隐身 和通信。
（2）结构监测和寿命预测 智能结构可用于实时测量结构内部的应变、温度、裂纹，
探测疲劳和受损伤情况，从而能够对结构进行监测和寿命预 测。
（3）减振降噪 智能结构用于航空、航天系 统可以消除系统的有害振动， 减轻对电子系统的干扰，提高 系统的可靠性。
（4）环境自适应结构
智能结构制成的自适应机 翼，能够实时感知外界环境的 变化，并可以驱动机翼弯曲、 扭转，从而改变翼型和攻角， 以获得最佳气动特性，降低机 翼阻力系数，延长机翼的疲劳 寿命。
3、智能材料的构成
一般来说智能材料由基体材料、敏感材 料、驱动材料和信息处理器四部分构成。
（1）基体材料
基体材料担负着承载的作用，一般宜 选用轻质材料。
一般基体材料首选高分子材料，因为 其重量轻、耐腐蚀，尤其具有粘弹性的非 线性特征。其次也可选用金属材料，以轻 质有色合金为主。
（2）敏感材料
敏感材料担负着传感的任务，其主要作 用是感知环境变化（包括压力、应力、温度、 电磁场、pH值等）。
2、智能材料的特征
因为设计智能材料的两个指导思想是材料的 多功 能复合 和材料的 仿生设计 ，所以智能材料系统具有 或部分具有如下的智能功能和生命特征：
（1）传感功能：能够 感知外界或自身所处的环境 条件，如负载、应力、应变、振动、热、光、电、 磁、化学、核辐射等的强度及其变化。
（2）反馈功能：可通过 传感网络，对系统输入与 输出信息进行对比，并将其结果提供给控制系统。
高分子智能材料
孙慧 15110903006
一、智能材料基本原理
1、什么是智能材料 2、智能材料的特征 3、智能材料的构成 4、智能材料的分类
1、什么是智能材料？
智能材料是二十世纪 90年代迅速发展起来的一 类新型复合材料。
大体来说，智能材料就是指具有感知环境（包 括内环境和外环境）刺激，对之进行分析、处理、 判断，并采取一定的措施进行适度响应的智能特征 的材料。
常用敏感材料如形状记忆材料、压电材 料、光纤材料、磁致伸缩材料、电致变色材 料、电流变体、磁流变体和液晶材料等。
（3）驱动材料
因为在一定条件下，驱动材料可产生较大 的应变和应力，所以它担负着响应和控制的 任务。常用有效驱动材料如形状记忆材料、 压电材料、电流变体和磁致伸缩材料等。
可以看出，这些材料既是驱动材料又是 敏感材料，显然起到了身兼二职的作用，这 也是智能材料设计时可采用的一种思路。
图所示为智能材料的基本构成和工作原理。
３、高分子智能材料
高分子智能材料，人称机敏材料，它是通 过有机和合成的方法，使无生命的有机小分 子材料通过各类反应形成相对分子质量较大 的并且具有了特定“感觉”和“知觉”的新 型材料。
4、高分子智能材料的分类
?智能高分子凝胶 ?形状记忆高分子材料 ?智能织物 ?智能高分子膜
? 压力绷带，这类织物具有 可逆收缩，受潮湿时收缩， 干燥后恢复到原始尺寸， 湿态收缩率可达35%。在血 液中收缩，在伤口所产生 的压力有止血作用，绷带 干燥时压力消除。
? 调温纤维
（4）智能高分子膜
高分子膜材具有物质渗透和分离功能 ，现 正以生体膜为模型研究开发刺激响应性多肽 膜 ，利用可逆的构象及分子聚集体变化，制 成稳定性优异的膜材。
具体来说，智能材料需具备以下内涵：
(1) 具有 感知功能 ，能够检测并且可以识别外界
(或者内部 )的刺激强度，如电、光、热、应力、应
变、化学、核辐射等； (2) 具有 驱动功能 ，能够响应外界变化； (3)能够按照设定的方式 选择和控制响应 ； (4)反应比较灵敏、及时和恰当； (5)当外部刺激消除后，能够迅速 恢复到原始状