电致型形状记忆聚合物复合材料的研究进展
聚合物基复合材料的发展现状和最新进展
聚合物基复合材料的发展现状和最新进展聚合物基复合材料是由聚合物基质中加入颗粒、纤维或薄片状增强材料制成的材料。
它具有良好的力学性能、耐腐蚀性能和热稳定性能，被广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
下面将介绍聚合物基复合材料的发展现状和最新进展。
1.纳米材料的应用：近年来，纳米材料成为聚合物基复合材料的研究热点。
纳米粒子的添加能够提高复合材料的力学性能、导电性能和热稳定性能。
例如，纳米粒子的添加可以提高聚合物基复合材料的强度和硬度，使其具有更好的抗冲击性能和热阻性能。
2.高性能增强材料的研发：为了提高聚合物基复合材料的力学性能，研究人员不断提出新的增强材料。
例如，石墨烯是一种具有优异力学性能和导电性能的二维纳米材料，已被广泛应用于聚合物基复合材料中。
同时，碳纳米管、纳米纤维和陶瓷纤维等增强材料也在不断研发中，并取得了较好的效果。
3.新型复合材料的研制：除了传统的增强材料外，研究人员还在努力研制新型复合材料。
例如，聚合物基复合材料中加入具有形状记忆功能的材料，可以使复合材料具有形状可逆调变的功能。
此外，聚合物基复合材料中加入具有光敏性能的材料，可以使复合材料具有光刻功能，从而实现微纳米加工和器件制备。
1.可持续性发展：随着环境问题的日益突出，研究人员开始关注聚合物基复合材料的可持续性发展。
他们试图将可持续材料（如生物基材料）应用于聚合物基复合材料中，以减少对环境的影响。
同时，研究人员还探索了聚合物基复合材料的循环利用和回收利用技术，以实现资源的有效利用。
2.多功能复合材料的研究：为了满足不同领域的需求，研究人员开始研究多功能复合材料。
多功能复合材料可以同时具有力学性能、光学性能、导电性能、热学性能等多种功能。
例如，研究人员研制出了具有自修复功能的聚合物基复合材料，可以在受损后自动修复，延长使用寿命。
3.智能复合材料的研制：智能复合材料是指能够根据环境和外界刺激自主调整性能的复合材料。
例如，研究人员设计了具有温度响应性能的聚合物基复合材料，可以根据温度的变化改变其形状和力学性能，实现智能控制。
智能材料的研究进展及其应用前景
智能材料的研究进展及其应用前景智能材料是指具有对外界刺激响应能力的材料。
它们能够根据环境的变化自主变形、修改或实现其他特殊的性能。
智能材料包含多种类型，例如形状记忆合金、聚合物材料、电致变材料、光致变材料等。
智能材料应用广泛，包括生物医学、环境治理、能源、航空等领域。
智能材料的研究已有多年历史。
20世纪60年代，美国陆军研究所的研究人员发现了一种新型合金——形状记忆合金。
这种合金具有压缩后自动回复原来形状的特性。
从此，智能材料的研究开始引起人们的关注。
随着科技的不断进步，智能材料的种类与应用也越来越广泛。
聚合物智能材料是一种独特的材料，其中聚合物是一种高分子材料。
聚合物智能材料具有快速响应的特性，而且物理、化学、电学、热学和光学性质都可以通过途径调节。
因为它们的特殊性质，聚合物智能材料被广泛应用于生物医学、环境治理、电子仪器以及新能源研究领域等。
智能材料应用于医疗健康领域在过去十年中取得了长足进展。
例如，生物酶适配体材料是一种获得快速发展的智能材料，是针对DNA、蛋白质、药物等生物物种的排布所设计的。
这种材料可以用于检测生物标志物、诊断许多疾病和癌症，甚至可以治疗某些疾病，如糖尿病、血友病。
环境治理是智能材料的另一应用领域。
例如，来自上海交通大学的一组研究人员已经成功制造出一种新型的光致变色纳米复合材料，其可以根据外界光的强度和波长自愿发生颜色变化。
这种材料在环境治理或者城市规划中可以用于调节建筑外观颜色，增强建筑的吸收光线能力，节约能源。
智能材料的研究应用前景非常广阔。
未来可以预见的应用领域包括建筑行业、电子仪器、能源领域、航空领域以及生物医学领域等。
例如，能在水下自主完成任务的智能机器人将成为未来航空领域发展的一个重要方向。
智能材料在能源领域的应用，也将会极大地优化现有设备的性能，并推动可再生能源的发展应用。
虽然智能材料有许多优点，但是目前其成本较高，制造与应用还存在一定的技术难度。
然而，随着技术的不断进步以及应用领域的不断拓展，智能材料未来的应用前景将会非常广泛。
哈尔滨工业大学科技成果——形状记忆聚合物及其复合材料
哈尔滨工业大学科技成果——形状记忆聚合物及其
复合材料
主要研究内容基于形状记忆聚合物的低成本、质量轻、形变量大、良好的生物相容性、生物降解吸收性、易驱动和性能可控等一系列优异性能，研制出多种不同相变温度的形状记忆聚合物材料，提出了适合不同领域应用的形状记忆聚合物多种驱动方法；同时通过将形状记忆聚合物与其他材料复合，开发了医学、航空和航天领域的应用，取得了很好的研究效果，技术水平达到国际先进水平，技术成熟可以大范围推广。
碳纤维增强的环氧形状记忆复合材料铰链展开过程主要应用形状记忆聚合物智能生物材料可用于血栓清除器，骨组织固定器件、手术缝合线、药物定点释放、和心脏血管支架等医学领域；形状记忆聚合物复合材料可用于可展开天线、可展开桁架、变形机翼等航空、航天复合材料结构。
主要技术指标研制玻璃化转变温度为30-300℃的形状记忆聚合物；所研制的形状记忆聚合物回复率达97%以上。
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。
形状记忆复合材料的最新研究进展
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国外 从 事形状 记 忆 复 合 材 料 研究 与应 用 的 国家
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。
形状记忆聚合物研究现状与发展_姜敏
收稿日期:2004210214;修改稿收到日期:2004211228。
作者简介:姜敏,女,1972年生,湖北公安人,湖北工业大学高分子材料专业硕士研究生,主要研究领域为高分子材料、复合材料研究与开发。
综 述形状记忆聚合物研究现状与发展姜敏 彭少贤 郦华兴(湖北工业大学,武汉,430068) 摘要:讨论了形状记忆聚合物的类型和特点,综述了聚氨酯、交联聚乙烯、反式1,42聚异戊二烯等形状记忆聚合物的研究进展,分析了形状记忆聚合物的形状记忆机理及其应用,并提出了存在的问题。
关键词: 形状记忆 聚合物 机理 述评 自1960年美国海军试验室Bucher 等人首次发现镍钛合金中的形状记忆效应以来,形状记忆材料在世界范围内引起了广泛的关注,且其研究取得了巨大的进展。
所谓“形状记忆”是指具有初始形状的制品经形变固定之后,通过热能、光能、电能等物理因素以及酸碱度、相转变反应和螯合反应等化学因素为刺激手段的处理又可使其恢复初始形状的现象。
形状记忆材料包括形状记忆合金(SMA ),形状记忆陶瓷(SMC )和形状记忆聚合物(SM P )[1]。
其中形状记忆合金,目前在基础研究和应用开发研究方面取得了巨大进展,并已在航空、航天、医学、工程及人们日常生活领域中得到了广泛的应用。
然而形状记忆聚合物在1984年才取得第一个专利,但由于其具有变形量大,赋形容易,形状响应温度便于调整,且还有保温、绝缘性能好、不锈蚀、易着色、可印刷、质轻价廉等特点,都是SMA 所无法比拟的,因而,SM P 以后来者居上的身份成为目前热门的功能材料之一。
1 SMP 的研究进展世界上第1种SM P 是法国的Cdf Chime 公司(即现在的Orkem 公司)于1984年开发的聚降冰片烯。
日本的杰昂( )公司购买这项制造专利后,在进一步的研究中发现了它的形状记忆功能[2]。
目前已工业化生产和实际应用,商品名为NORSO EX 。
近年来,SMP 在国外发展很快,尤其是日本,目前已有多家公司拥有工业化应用的固体粉末(或颗粒)SMP 生产技术。
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。
形状记忆聚合物材料的制备与性能研究
形状记忆聚合物材料的制备与性能研究引言：形状记忆聚合物材料是一类具有记忆能力的人工智能材料，可以在受到外界刺激后改变其形状，具有广泛的应用前景。
本文综述了形状记忆聚合物材料的制备方法以及其性能研究，旨在深入了解该领域的最新进展。
第一部分：形状记忆聚合物材料的制备方法形状记忆聚合物材料的制备方法主要包括聚合物合成和形状记忆效应的调控。
在聚合物合成方面，常用的方法有传统的自由基聚合、阴离子聚合和环状聚合等。
此外，近年来，还发展出了一些新的制备方法，例如合成高分子接枝交联聚合物和引入活性单体等。
这些新方法不仅可以提高制备效率，还能赋予聚合物更好的形状记忆效应。
形状记忆效应的调控是实现材料形状记忆的关键步骤。
目前广泛应用的调控方法有两种，一种是通过温度调控，另一种是通过化学调控。
温度调控是利用聚合物的晶体结构和玻璃转变温度控制其形状记忆效应，可实现多次形状转变。
而化学调控则是通过改变聚合物的化学结构和成分，例如引入交联点、功能基团等，来调控其形状记忆效应。
这两种调控方法的结合应用可以实现更多样化和精准的形状记忆效应。
第二部分：形状记忆聚合物材料的性能研究形状记忆聚合物材料的性能研究围绕其形状记忆效应、力学性能和环境响应等方面展开。
形状记忆效应是形状记忆聚合物材料的核心性能之一。
通过调控热致形状记忆效应（Thermo-Responsive Shape Memory，TRSM）和光致形状记忆效应( Photo-Responsive Shape Memory，PRSM) 等，可以使聚合物在受到外界刺激后实现形状变化并恢复初始形状。
而形状记忆速度、恢复率、稳定性等则是评价形状记忆效应的重要指标。
研究表明，合理选择聚合物的结构和调控方法可以显著提高形状记忆效应，提高形状记忆聚合物材料的应用范围。
力学性能是形状记忆聚合物材料的另一个重要性能。
材料应具有一定的弹性模量、拉伸强度和延伸率，以满足在形状记忆过程中的力学要求。
基于形状记忆聚合物复合材料的空间展开结构
基于形状记忆聚合物复合材料的空间展开结构
形状记忆聚合物复合材料是一种新型材料，具有形状记忆和自修复等
特性，被广泛应用于空间展开结构中。
空间展开结构是指在空间中能够自动展开和收缩的结构，具有轻便、
高强度、易于运输和安装等优点。
形状记忆聚合物复合材料作为空间
展开结构的材料，具有以下优点：
1.形状记忆特性：形状记忆聚合物复合材料能够根据外界温度、湿度等条件发生形状变化，从而实现自动展开和收缩。
2.自修复特性：形状记忆聚合物复合材料具有自修复能力，能够自动修复受损部位，提高结构的耐久性和可靠性。
3.轻便高强：形状记忆聚合物复合材料具有轻便高强的特性，能够满足空间展开结构对材料轻量化和高强度的要求。
基于形状记忆聚合物复合材料的空间展开结构具有广泛的应用前景。
例如，在太空探索中，形状记忆聚合物复合材料可以用于制造太空舱、太空站等空间展开结构，实现太空探索的目标。
在地球上，形状记忆
聚合物复合材料可以用于制造帐篷、遮阳棚等空间展开结构，满足人
们对于轻便、易于携带的需求。
总之，基于形状记忆聚合物复合材料的空间展开结构具有广泛的应用前景，可以满足人们对于轻便、高强度、易于运输和安装的需求，是未来材料科学发展的重要方向之一。
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。
哈工大形状记忆聚合物复合材料可展开梁的立项报告
（一）立项背景（研究现状、趋势、研究意义等）长期以来，随着对科技的探索和掌握人类想在大自然中寻找满足科技需求的材料已经变得越来越困难，于是对新材料的研究变得十分重要。
自对智能材料研究之始，一种具有记忆功能的材料就深深的吸引了人们的眼球。
形状记忆聚合物是通过对聚合物进行分子组合和改性的一种特殊高分子材料。
该材料在一定条件下（如加热状态），在外界作用下被赋予一定的形状；当外部条件发生变化时，它可相应地改变形状并将其固定。
如果外部环境以特定的方式再次发生变化，它们能可逆地恢复至起始形态；至此，完成记忆起始态T固定变形态T恢复起始态的循环，聚合物的这种性质称为记忆效应。
但是传统形状记忆聚合物有一个较大的弱点即驱动过程中模量过低、回复力较小，这一弱点影响了其在主动变形结构的应用。
因此，自然想到向形状记忆聚合物中加入各种增强材料，以获得更大的刚度和回复力，碳纤维增强型形状记忆聚合物就是其中一种。
形状记忆聚合物及其复合材料的变形回复过程如图1。
图1形状记忆聚合物及其复合材料的变形回复过程20世纪70年代，高分子聚合物特殊的形状记忆效应逐步开始引起了人们的关注。
美国国家航空航天局就逐渐开始考虑将形状记忆聚合物应用于航空、航天领域。
20 世纪80 年代中期，形状记忆聚合物进入高速发展阶段。
迄今为止，美国和日本等国家已相继开发出形状记忆聚氨酯(日本三菱重工)，形状记忆环氧树脂(美国CTD 公司: CompositeTechnology Development, Inc). ，苯乙烯基形状记忆聚合物(美国CRG 公司: Cornerstone Research Group, Inc). ，形状记忆聚酯、形状记忆氰酸酯、形状记忆苯乙烯、形状记忆反式聚异戊二烯等热固性和热塑性形状记忆聚合物材料。
迄今为止，在全世界范围内，形状记忆聚合物及其相关领域的研究单位已超过60 个。
形状记忆聚合物复合材料可以应用于航空、航天领域的主动变形结构。
形状记忆聚合物环氧树脂
形状记忆聚合物环氧树脂形状记忆聚合物环氧树脂是一种特殊类型的高分子材料，其具有独特的"记忆"功能，可以记住其初始状态并在受到外界刺激时恢复至原状，其促进了材料在诸如微机电系统和智能材料等领域的广泛应用。
本文将详细介绍形状记忆聚合物环氧树脂的结构、性质、应用及研究进展。
形状记忆聚合物环氧树脂是由环氧树脂与形状记忆聚合物复合而成的，其化学结构形式为：[A - B - A]n，其中A是反相相邻的硬性段，B是软性段。
1、形状记忆性能：材料可以记住和恢复其原始形状。
2、高强度：形状记忆聚合物环氧树脂的硬性段赋予了其高强度。
3、高韧性：软性段赋予了其高韧性和弹性。
4、化学稳定性：形状记忆聚合物环氧树脂具有出色的耐化学品性能，适用于许多高性能应用中。
5、调谐性：材料的形状记忆特性可以通过调节化学构造或加工参数进行调节。
1、智能材料领域：用于模型设计，例如微型化机械结构。
2、医疗领域：用于制作自适应植入物或医疗器械，例如智能支架，用于心脏外科手术。
3、航空航天领域：用于制作降落伞或空气动力学设备。
4、服装设计领域：用于制作具有自动调整功能的服装。
例如，可以根据温度变化自动调整衣服的大小。
5、建筑领域：用于制作具有自适应形状的建筑材料，例如可自适应变形的建筑表皮。
随着形状记忆聚合物环氧树脂的应用范围的不断扩大，其相关研究也在不断深入：1、材料结构和复合材料的研究：材料的形状记忆特性可以通过改变硬性段和软性段之间的比例来调节。
2、新型模型设计的研究：新型模型设计可以提高实验能力和模拟形状记忆聚合物环氧树脂的性能，为应用提供更好的理论指导。
3、材料在复合材料中的应用研究：复合材料通常具有高强度和轻量化特性，形状记忆聚合物环氧树脂可以使其拥有更多应用。
在这方面，研究已经初见成效。
综上所述，形状记忆聚合物环氧树脂已成为高分子材料中备受瞩目的研究领域之一。
未来，随着其成熟度的提高和应用领域的扩大，这种材料将会有更广泛的应用。
电致型形状记忆聚合物应用领域_概述说明
电致型形状记忆聚合物应用领域概述说明1. 引言1.1 概述电致型形状记忆聚合物是一种具有重要应用潜力的新型材料。
它能够通过外部电场的作用实现形状的可逆变化，具备良好的形状记忆性能及可控变形特性。
这种材料在医学、机械工程和航空航天等领域都有广泛的应用前景。
1.2 文章结构本文将围绕电致型形状记忆聚合物的定义与原理展开介绍，并分别阐述其在医学、机械工程和航空航天领域中的应用。
最后，对该材料的发展前景进行讨论，并提出了解决应用挑战的对策。
1.3 目的本文旨在系统地总结电致型形状记忆聚合物在不同领域中的应用，并探讨其未来发展前景。
同时，也将对该材料在实际应用过程中所面临的挑战以及可能采取的解决方法进行分析和讨论，为相关领域从业人员和科研人员提供参考和借鉴。
此为文章“1. 引言”部分内容，内容详尽且符合大纲要求。
2. 电致型形状记忆聚合物的定义与原理2.1 定义电致型形状记忆聚合物是一种特殊的高分子材料，具备根据外界刺激自主改变形态的能力。
它们可以通过施加电场作用或去除电场作用时发生可逆性形状转变，从而实现对外界环境的响应。
2.2 基本原理电致型形状记忆聚合物的基本原理是基于该材料内部存在的特殊结构和化学键强度。
通常情况下，这些材料包含两个重要组成部分：驱动孤立位点和交联网络。
驱动孤立位点是指具有偶氮苯（azobenzene）等特定结构的化学键。
施加电场时，这些驱动孤立位点会发生顺/反式异构化，并引起聚合物链之间的相互运动。
这样，使得聚合物从一个形状迅速转变为另一个形状。
当没有电场作用时，驱动孤立位点重新回到初始状态，使得聚合物恢复到初始形状。
交联网络由导电高分子材料组成，可以嵌入在驱动孤立位点之间。
它在形状转变过程中提供结构稳定性和机械强度。
此外，交联网络还可以通过施加电场改变其导电性能，从而调控聚合物的形状转变速度和程度。
2.3 工作模式根据电场刺激的方式，电致型形状记忆聚合物主要分为两种工作模式：单向形状记忆和多向形状记忆。
形状记忆合金材料的研究现状及未来前景
形状记忆合金材料的研究现状及未来前景近年来，形状记忆合金（Shape Memory Alloys，SMA）由于其独特的形状记忆效应和超弹性性能被广泛关注，并在智能材料、航空航天、生物医学等领域得到广泛应用。
本文将对形状记忆合金材料的研究现状及未来前景进行探讨。
一、形状记忆合金的定义和性质形状记忆合金是一种可以通过温度、应力等外界作用，实现形状记忆效应和超弹性性能的合金材料。
其最为独特的性质是具有记忆功能，即在特定的外力作用下，可以发生永久形状的改变，然而一旦去掉外力作用，它又能回到原有的形状。
这种记忆效应的发生和消失又称为相变。
此外，形状记忆合金还具有超弹性性能，即在外力作用下能够发生大变形，但当去掉外力后又能恢复到原来的形状，这种性质使它成为一种优良的智能材料。
二、形状记忆合金的研究现状自上世纪50年代以来，随着形状记忆合金的不断发展，人们对其进行了大量的研究。
目前国内外研究的重点主要集中在以下几个方面：1、形状记忆合金的制备与加工形状记忆合金是一种多功能复合材料，由于其自身的记忆和高弹性性能，以及其化学稳定性和防腐能力等，使其成为制造各种机械和电器设备的理想材料。
因此，制备和加工成为了重要的研究方向。
现阶段，形状记忆合金的制备方法主要包括粉末冶金、熔融法、溶液分解-沉淀法等。
其中，粉末冶金是最成熟的制备方法，在制备形状记忆合金时，一般采用惯性摩擦焊、冷轧板等加工成型方式。
2、形状记忆合金的相变机理形状记忆合金的相变机理是产生记忆效应的关键因素。
现阶段，研究相变机理主要有两个方向：一是基于电子和晶体缺陷的相变机理，主要是探讨相变过程中电子和晶体缺陷的变化情况，包括离子扩散、漂移等；另一种是基于热力学的相变机理，主要是以热力学概念来研究SMA的相变。
3、形状记忆合金的应用形状记忆合金的应用有非常广泛的领域，包括生物医学、航空航天、汽车制造、机械制造、建筑工程等领域。
其中，最具代表性的应用就是在生物医学领域，如心脏支架、口腔矫治器，还有智能材料领域，如智能织物、智能机器人等。
形状记忆合金的应用现状与发展趋势
总的来说，形状记忆合金的独特性质和广泛的应用前景使得它们成为未来科 技发展的重要方向之一。随着新的科研成果和技术进步的出现，我们可以期待在 未来看到更多的创新和应用。
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一、形状记忆合金的基本特性
形状记忆合金的主要成分是钛、锆或镍，它们在微观结构上具有两个不同的 晶体结构，称为母相和马氏体。在较低的温度下，材料处于母相，此时对其进行 塑性变形，然后在较高的温度下进行加热，使其发生马氏体转变，此时材料恢复 到其原始形状。
二、形状记忆合金的应用
1、医疗领域：在医疗领域，形状记忆合金被广泛应用于矫形外科和口腔科。 例如，利用其形状记忆特性，可以制造出用于治疗骨折的固定器和用于牙齿矫正 的弓丝。此外，形状记忆合金还被用于药物载体和生物医学传感器。
二、形状记忆合金的应用优势
1、高温、高压下的稳定性
形状记忆合金具有优异的高温、高压下的稳定性，能够在极端环境下保持稳 定的性能。这一特点使得形状记忆合金在高温、高压环境下具有广泛的应用前景， 如在航空航天、石油化工等领域。
2、机械性能
形状记忆合金具有优异的机械性能，如高强度、高硬度、良好的耐磨性和抗 疲劳性等。这些特点使得形状记忆合金在承受大的力学作用时仍能保持优异的性 能，为各种领域的应用提供了强有力的保障。
随着人工智能和物联网技术的不断发展，智能化应用将逐渐普及。形状记忆 合金作为一种具有智能响应特性的材料，将在智能化应用中发挥重要作用。研究 人员将致力于研究如何将形状记忆合金与传感器、执行器等相结合，实现智能化 控制和应用。
4、多领域交叉合作
随着形状记忆合金在各个领域的广泛应用，多领域交叉合作将成为未来发展 的重要趋势。研究人员将来自不同领域的研究人员和工程师进行合作交流，共同 推动形状记忆合金在不同领域的应用研究和发展。
形状记忆基聚合物复合材料的研究进展
形状记忆基聚合物复合材料的研究进展
王坤;朱光明
【期刊名称】《材料导报》
【年(卷),期】2012(026)001
【摘要】形状记忆聚合物是一种新型智能材料,广泛应用于医疗和航天领域.但是传统的形状记忆聚合物由于力学强度低、形变回复力小等缺点使其发展应用受到限制.主要介绍了以各种形状记忆聚合物为基体,添加增强填料来制备形状记忆聚合物复合材料,并且描述了复合材料的形状记忆效应与力学性能和填料的体积分数或质量分数之间的关系,以及形状记忆聚合物复合材料的应用领域与前景.
【总页数】4页(P12-15)
【作者】王坤;朱光明
【作者单位】西北工业大学应用化学系,西安710072;西北工业大学应用化学系,西安710072
【正文语种】中文
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3.电驱动形状记忆聚合物复合材料研究进展 [J], 王欢;李文晓;房光强
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基于形状记忆合金的自修复材料研究与应用
基于形状记忆合金的自修复材料研究与应用基于形状记忆合金的自修复材料研究与应用摘要：近年来，形状记忆合金作为一种新型智能材料受到了广泛关注。
形状记忆合金具有记忆性能和超弹性等特点，可以在外界作用力的作用下发生可逆形状变化。
本文将重点探讨形状记忆合金自修复材料的研究进展与应用。
首先介绍了形状记忆合金的基本原理和性能特点，然后阐述了形状记忆合金的自修复机制及其影响因素。
接着，概述了形状记忆合金自修复材料的实验设计和制备方法。
最后，着重讨论了形状记忆合金自修复材料的应用领域与前景，并指出了该领域的研究方向和挑战。
1. 引言自修复材料的研究和开发一直是材料科学的热点领域。
传统的自修复材料通常采用多功能物质混合形成的复合材料，其中含有自愈合聚合物等。
然而，这些材料往往存在修复效果不彻底、容易受到环境温度和湿度的影响等问题。
相比之下，形状记忆合金作为一种新型的智能材料，具有较高的应变能力和良好的自修复能力，成为了自修复材料研究的重要方向。
2. 形状记忆合金的基本原理和性能特点形状记忆合金是一类能在温度、压力、磁场等外界作用力下出现可逆形状变化的合金材料。
其基本原理是合金中的晶格结构发生相变，导致形状变化。
典型的形状记忆合金有Ni-Ti合金和Cu-Al-Ni合金等。
形状记忆合金具有记忆性、超弹性、储能能力和抗腐蚀性等特点。
3. 形状记忆合金自修复机制及其影响因素形状记忆合金的自修复机制主要是由相变引起的。
在受力破损的区域，形状记忆合金会发生相变，使得破损部位恢复原状。
其自修复效果的影响因素包括合金成分、加热温度和时间、外界应力等。
4. 形状记忆合金自修复材料的实验设计和制备方法制备形状记忆合金自修复材料需要设计合适的实验方案和选择适当的制备方法。
常用的制备方法包括熔融法、固态合成法和溶液法等。
通过调控制备条件和合金成分，可以获得具有良好自修复性能的形状记忆合金。
5. 形状记忆合金自修复材料的应用领域与前景形状记忆合金自修复材料具有广泛的应用前景。
聚乙烯醇基形状记忆复合材料研究进展
聚乙烯醇基形状记忆复合材料研究进展摘要：形状记忆复合材料快速发展，其中具有良好生物相容性的聚乙烯醇(PVA)基形状记忆复合材料受到广泛关注。
介绍了PVA基形状记忆复合材料的各类制备方法，包括物理共混法中的溶液浇铸法、循环冷冻解冻法、原位聚合共混法、物理嵌入法、层压复合法、共沉淀法及共混超临界干燥法等和化学交联方法，并详细讨论了上述制备方法的特点和研究进展。
在此基础上，详细评述了PVA基形状记忆复合材料应用在生物医学领域如药物缓释、组织工程支架及光致传感器等方面的研究工作和最新发展动态，指出发展多刺激响应型、多功能化的PVA 基复合材料是形状记忆复合材料的发展趋势，综合性能优异的PVA基形状记忆复合材料将在生物医用复合材料领域发挥重要作用。
关键词：聚乙烯醇；形状记忆；物理共混；化学交联；复合材料；医学应用0 引言形状记忆材料是一种能够被加工且固定到一个临时的形状，在外界合适的刺激下能够恢复其初始形状的材料，这种形状恢复现象被称为形状记忆效应[1-2]。
形状记忆材料分为形状记忆合金、形状记忆聚合物、形状记忆陶瓷、形状记忆胶体等[3]，其中有关形状记忆聚合物的研究多以结构可设计、快速形变回复、多元驱动形状记忆性能为主题[4-7]，常见的形状记忆聚合物有环氧树脂类[8]、聚氨酯类[9]、聚酯类[10-11]等，可应用于可逆粘合材料[12]、自紧手术缝合线[13]、药物缓释[14]、自我修复材料[15-16]、3D打印材料[17]和4D打印材料[3]等。
聚乙烯醇(PVA)大分子侧链含有丰富的羟基，化学活性高，容易发生交联反应。
PVA分子链经过化学交联或物理结晶区可形成三维网络作为形状记忆结构中的固定相，交联点之间的无定形区作为可逆相，从而获得热致形状记忆性能。
同时，PVA良好的吸水性及大量羟基侧基，使其易于与其他官能团结合改性，可以设计出多响应类型的形状记忆材料[18-19]。
然而PVA基形状记忆聚合物的力学性能差、形状回复应力小、响应方式单一等问题限制了其在多领域中的应用。
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比较了不同碳质填料填充的形状记忆聚氨酯复合材料，研 究表明，碳黑填充的形状记忆聚氨酯复合材料其电阻值具
有明显的正温度系数效应，而纳米碳纤维填充的形状记忆
明，该聚合物基复合材料也具有较低的渗阀值，碳黑含量为 ３．８％时表现出良好的导电性。另外，加工工艺也可对复合
料的电致形变回复。陈龙等［１７１研究了ＬＤＰＥ／ＳＥＢＳ／ＣＢ电
传统的混合方法和原位聚合制得的聚氨酯复合材料，碳纳米 管的分散更加均匀。另外，交联聚合制得的碳纳米管填充形 状记忆聚氨酯复合材料具有更好的力学性能，其形变回复 率、形变固定率以及导电性能也有所提高。 ２．３碳纤维填充形状记忆聚合物复合材料 碳纤维具有高强度、高模量、耐化学腐蚀ｉ耐辐射等优异
记忆复合材料制作了驱动太阳能阵列板展开的合页。在
２０Ｖ电压下，整个展开过程在１００ｓ内完成，如图１所示。
３．３％时形变回复力达到最大值。由于碳纳米管具有极强的
万方数据
电致型形状记忆聚合物复合材井的研究进展／魏堑等
教应之间的掏蛙关系等基础研究方面。同此．有必要加大对
巨压圈醋
囤１台页形状回复过程 Ｆ培１
碳纤维含量的形状记忆热固性聚氨酯复合材料，结果表明
随着复合材料中碳纤维含量的增多。材料的形变回复速率
减慢，残余应变量增大；通过对复合材料的有限元模型进行 分析，发现纤维末端区域聚合物的不可恢复应变是造成形 状记忆性能恶化的主要原因；此外，碳纤维的长短也对形状
记忆聚合物复合材料的性能有重要影响；短切碳纤维填充
多的关注。向形状记忆聚合物中添加适量的碳纳米管，不仅 可以极大地提高材料的力学性能，还可以使复合材料获得优
良的电致形状记忆性能，其中，碳纳米管的含量对复合材料
的形状记忆性能有十分重要的影响。Ｎｉ等心１］制备了不同碳 纳米管含量的形状记忆聚氨酯复合材料，研究表明：在材料 的第一次热一机械循环中，随着碳纳米管含量的增多，复合材 料的形变回复率逐渐减少。然而随着热一机械循环次数的增 多，不同碳纳米管含量的复合材料形变回复率均增大，最终
ｍｅｍｏｒｙ
ｐｏｌｙｍｅｒ
ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ
ａｒｅ
ｓｕｍｍｅｄ ｕｐ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ．
Ｋｅｙ ＷＯｌｄＳ
ｓｈａｐｅ
ｍｅｍｏｒｙ ｐｏｌｙｍｅｒ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，ｅｌｅｃｔｒｏ－ｉｎｄｕｃｅｄ
０前言
形状记忆聚合物（Ｓｈａｐｅ ｍｅｍｏｒｙ ｐｏｌｙｍｅｒ）作为一种新
料具备了导电能力，使其由绝缘体转变为导体。
部导电网络所产生的热量可使材料的温度升至玻璃化温度
天［１０＿１２１等领域。形状记忆聚合物按驱动方式的不同可分为
热致、光致、电致、磁致、溶液驱动等类型。目前，研究得较为 深入并得到大规模应用的形状记忆聚合物主要是热致型
以上，释放“冻结”的应力，使材料回复到变形前的状态。
２・电致型形状记忆聚合物复合材料的种类与
材料的导电性产生重要影响。
聚氨酯复合材料其电阻值几乎不受温度的影响；碳纤维在
增强材料力学性能和导电性能的同时，也会对材料的形状 记忆性能产生不利影响。Ｍ．Ｎｉｓｈｉｋａｗａ等【２７１研究了不同
２．２碳纳米管填充形状记忆聚合物复合材料
碳纳米管具有极高的力学性能和优良的电性能，被认为 是制造高性能树脂基复合材料的理想填充材料，受到越来越
回复率达到９０％～９５％。此外。不同的复合工艺对形状记忆
聚合物复合材料的性能也有重要影响。Ｙｏｎｇ Ｃｈａｅ Ｊｕｎｇ 等一２３］比较了不同混合方法制得的碳纳米管填充形状记忆聚 氨酯复合材料，结果表明，碳纳米管经强酸处理后与聚氨酯 的预聚物交联聚合制得的形状记忆聚氨酯复合材料，相对于
在一定的测试电压下，材料中碳黑含量越高，形变回复率越 大，回复速率越快；材料中碳黑含量相同时，施加的电压越 大，形变回复率越大，回复速率越快。徐福勇等【１６３研究了适 度硫化工艺制备的反式一１，４一聚异戊二烯／碳黑导电复合材 料．也具有上述类似结论，说明碳黑含量增加导致材料的电 阻减小，在其选用的电压下，碳黑含量的增加有利于复合材
忆聚氨酯复合材料，表面经原位聚合形成聚吡咯层（２．５％，
质量分数），复合材料的导电能力得到显著增强，电导率达 ０．０９８Ｓ／ｃｍ。在２５Ｖ电压下通电加热约２０ｓ，复合材料的形变
增大，松弛时间变长，又不利于形变的回复。秦瑞丰等【１５］研
究了形状记忆聚己内酯／碳黑导电复合材料，发现随着碳黑 含量的增加，材料的体积电阻率逐渐减少。当碳黑含量为 １０％时，即已超过该体系的渗阈值，材料由绝缘体变为导体。
等领域。
１
电致型形状记忆聚合物复合材料的电致形
状记忆机理
目前，关于本征型电致形状记忆聚合物鲜有报道，已报
道的具有形状记忆性能的聚合物绝大多数为绝缘体，自身并
不具备导电能力。因此，通过向形状记忆聚合物基体中添加 适量的导电填料，经物理或化学方法使其均匀分散，导电填
碳黑填充形状记忆聚合物复合材料
碳黑作为导电填料具有成本低、导电性好、化学稳定性
碳黑含量的增加．粒子相互接触形成链状导电网络，电阻大
材料的碳纳米管含量一般不超过５％（质量分数），因此复合
材料的电导率也比较低。Ｎａｎｄａ Ｇｏｐａｌ Ｓａｈｏｏ等［２２］研究发现 多壁碳纳米管（ＭＷＮＴｓ）含量为２．５％（质量分数）的形状记
大减少。材料的电阻越小或施加的电压越大，电场产生的热
量越大，越有利于形变的响应和回复。然而，随着碳黑含量 的继续增加，材料形变回复时，分子链段运动所受到的阻碍
Ｔａｂｅｒｕ Ｏｈｋｉ．Ｎｉ Ｏｉｎｇｑｉｎｅ－Ｎｏｒｉｈｉｔｏ
ｃｂｅｎｌｅａｌ ａｎｄ ｓｈａｐｅ
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ｂｅｈａｖｉｏｒ。ｒ—ｐｏｓｉｌｅｓ
Ａ｛Ａｐｐｌ
电致型形状记忆聚合物复合材料的典型电致形状记忆 过程为：升高温度至ＳＭＰ的玻璃化温度（ｔ）以上，对材料施
型的功能高分子材料，与形状记忆合金相比具有质轻、可回 复形变量大、易于加工、价格低廉、形变响应温度容易调节等
优点ｕ１］，可广泛应用于医疗器械［５＿８］、纺织［９］、航空航
加外力使其变形；保持外力不变，降低温度后可以”冻结”应 力与形变；对材料施加电压使其导电，电流通过复合材料内
性能
电致型形状记忆聚合物按填料种类的不同大致可分为
ＳＭＰ。但是，热致型ＳＭＰ易受外界热源等环境因素的限制，
其进一步应用还存在很多问题。近年来．研究人员将导电填 料添加到形状记忆聚合物基体中制得了电致型形状记忆聚
金属填料填充形状记忆聚合物复合材料和碳质填料填充形 状记忆聚合物复合材料。就填料本身的导电性质而言，金属 填料对提高复合材料的导电性最为有利。常见的金属填料 包括金、银、铜等。但金属作为导电填料不仅价格昂贵、容易 氧化，而且其临界浓度比较高，会对复合材料的力学性能产 生不利影响。同时，由于密度的差异。金属填料很难在聚合 物内部均匀分布。因此，对金属填料填充形状记忆聚合物复 合材料的研究报道较少。目前，已报道的导电填料多以碳质
电致型形状记忆聚合物复合材料的研究进展／魏垄等
・９・
电致型形状记忆聚合物复合材料的研究进展＊
魏望，朱光明，唐玉生
（西北工业大学应用化学系，西安７１０１２９） 摘要 介绍了电致型形状记忆聚合物复合材料的最新研究进展。详细探讨了碳黑、碳纳米管、碳纤维等导电填
料对形状记忆聚合物复合材料的电性能和形状记忆效应的影响，分析了电致型形状记忆聚合物复合材料在实际应用 中存在的问题，并展望了未来的研究方向。 关键词
万方数据
・
１０・
材料导报Ａ：综述篇Βιβλιοθήκη ２０１１年４月（上）第２５卷第４期
状记忆聚合物基体的种类以及施加的电压对碳黑填充形状 记忆聚合物复合材料的导电性能和形状记忆性能均有重要
团聚趋势，同时过高含量的碳纳米管对复合材料的形状记忆 性能会产生不利影响，所以目前制备的形状记忆聚合物复合
影响。当碳黑含量较少时，粒子以孤立的形式分布在聚合物 基体中，电阻较大．这时材料导电主要依靠隧道效应。随着
强、加工工艺简单等优点【Ｉ引，是目前制备电致型形状记忆聚
料间相互接触形成导电网络［１ ３｜，导电网络形成后复合材料材
＊西北工业大学基础研究基金（ＪＣ２０１０４７）
合物复合材料过程中使用较多的填充材料。碳黑的含量、形
魏垄：男，１９８６年生，博士生，研究方向为形状记忆聚合物及其复合材料Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｅｉｋｕｎ＠ｍａｉｌ．ｎｗｐｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
ａｎｄ ｓｈａｐｅ ｍｅｍｏｒｙ ｓｈａｐｅ
ｃａｒｂｏｎ
ｂｌａｃｋ，ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ａｎｄ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ
ａｒｅ
ｏｎ
ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ
ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｓｈａｐｅ ｍｅｍｏｒｙ ｐｏｌｙｍｅｒ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ
ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｓｏｍｅ ｈｏｔ ｉｓｓｕｅｓ ａｂｏｕｔ ｅｌｅｃｔｒｏ－ｉｎｄｕｃｅｄ
形状记忆聚合物复合材料电致型
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏ－ｉｎｄｕｃｅｄ Ｓｈａｐｅ
Ｍｅｍｏｒｙ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ
ＷＥＩ
Ｋｕｎ，ＺＨＵ Ｇｕａｎｇｍｉｎｇ，ＴＡＮＧ Ｙｕｓｈｅｎｇ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１０１２９）
状记忆聚氨酯中碳黑含量达到５％（质量分数）时。复合材料
已经失去了形状记忆功能。
点，相对于形状记忆合金和机械展开结构，其质量更轻，尤其
适合应用于空间展开结构［２引。碳纤维作为形状记忆聚合物 的导电填料，由于其特殊的几何构型．在聚合物内部容易形
因此，具有较低渗阈值的形状记忆聚合物体系通过添加 少量的碳黑填料，不仅可以降低材料的电阻率，还能获得较 好的形状记忆性能。一般来说，具有多相结构和半结晶结构