具有自修复功能的形状记忆聚酯的研究

形状记忆织物的开发和研究设计形状记忆织物是近年来研究热点之一，具有“记忆”作用，可以在不同的温度和力的作用下自动改变形状。

其开发和研究设计对于智能织物和新型材料的发展具有重要意义。

形状记忆织物的基础是形状记忆聚合物，利用其特殊的物理性质，可以制成可以在不同温度范围内具有不同形状的材料。

在这些材料中，晶体结构具有一定的记忆能力，可以自动恢复至先前的形状。

这使得形状记忆织物的应用领域非常广泛，如医疗、航空航天、建筑等。

材料选择和制备。

形状记忆织物的材料是形状记忆聚合物，需要通过特殊的制备工艺得到。

首先需要选择合适的聚合物材料，通常是聚氨酯、聚酯、聚酰胺和聚丙烯等。

然后通过热塑或热固方式制备出形状记忆织物。

织物结构设计。

形状记忆织物的结构设计需要考虑到其记忆效果的实现和纺织品的基本性能。

在织物的设计中，需要考虑到不同的力和温度对其形状的影响，因此需要在织物中预置一些形状限制器，以便在恢复原形时有向性的引导。

此外，还需要考虑到织物的耐久性和柔软性等性能。

测试和分析。

在形状记忆织物的开发和设计过程中，需要对其进行严格的测试和分析。

可以采用拉伸测试、压力测试、热循环测试等方法来评估织物的形状记忆效果和性能。

应用探索。

形状记忆织物具有广泛的应用前景，可以应用于医疗、纺织、建筑、航空航天等领域。

在应用探索中，需要考虑到织物的应用环境和性能要求，并根据应用需求进行相应的设计和改进。

形状记忆织物的开发和研究设计是热门领域之一，其应用前景广阔。

未来随着材料技术和织造技术的不断发展，形状记忆织物将得到更多的应用和发展。

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。

第１０卷　第１６期２０１５年８月中国科技论文ＣHＩＮＡSＣＩＥＮＣＥPＡPＥＲVｏｌ．１０Ｎｏ．１６Ａｕｇ．２０１５具有自修复功能的形状记忆聚酯的研究王　林，狄淑斌，王文玺，周绍兵（西南交通大学材料科学与工程学院，成都６１００３１）摘　要：针对传统形状记忆聚合物在应用方面功能化单一这一缺陷，设计多功能型形状记忆聚合物体系是提高形状记忆聚合物智能性的主要方法。

通过金属离子与高分子配位合成了具有较好形状记忆性能和高自修复能力的智能高分子材料。

通过异烟酸功能聚酯中的氮原子与铜离子配位得到聚合物网络结构（Ｃｕ-PＩＥ）。

通过红外吸收光谱和紫外可见吸收光谱确定铜离子的配位结构，用原子吸收光谱（ＡＡS ）检测铜离子的吸收浓度。

通过对Ｃｕ-PＩＥ的含水量、分离时间等考察了Ｃｕ-PＩＥ的自修复性能。

结果发现，在４５℃、含水量为５％、分离时间在１０ｓ以内的情况下，材料的自修复率可以达到９０％以上。

与传统形状记忆聚合物相比，具有自修复功能的形状记忆聚酯具有更好的应用前景。

关键词：自修复；形状记忆；铜配位；聚酯中图分类号：ＴＱ３１４ 文献标志码：Ａ文章编号：２０９５２７８３（２０１５）１６１９７８０５Self -healin g and sha p e memor y ca p abilities of co pp er -coordination p ol y esterWａｎｇＬｉｎ，ＤｉSｈｕｂｉｎ，WａｎｇWｅｎｘｉ，ZｈｏｕSｈａｏｂｉｎｇ（School o f Materials Science and Ｅn g ineerin g ，Southwest Jiaoton g Universit y ，Chen g du ６１００３１，China ）Abstract ：Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙｐｏｌｙｍｅｒｓ（SMP ）ｉｓｌｉｍｉｔｅｄｄｕｅｔｏｉｔｓｓｉｎｇｌｅｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｍｕｌ-ｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌSMP ｉｓａｋｅｙｍｅｔｈｏｄｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅｏｆSMP．Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ａｎｅｗａｎｄｓｉｍｐｌｅｓｔｒａｔｅｇｙｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｏｆａｂｒｉｃａｔｅａｓｍａｒｔｍａｔｅｒｉａｌｗｉｔｈｅｘｃｅｌｌｅｎｔｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙａｎｄｈｉｇｈｓｅｌｆ-ｈｅａｌｉｎｇｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓｔｈｒｏｕｇｈａｍｅｔａｌｉｏｎｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｎｇｐｏｌｙ-ｍｅｒ．Ａｃｏｐｐｅｒ-ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎｐｏｌｙｍｅｒｎｅｔｗｏｒｋ（Ｃｕ-PＩＥ）ｗａｓｆｏｒｍｅｄｖｉａｔｈｅｎｉｔｒｏｇｅｎｏｆｉｓｏｎｉｃｏｔｉｎａｔｅ-ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓ（PＩＥ）ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｎｇｃｏｐｐｅｒｉｏｎｓ．ＴｈｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＣｕ-PＩＥｗａｓｃｏｎｆｉｒｍｅｄｂｙFｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（FＴＩＴ）ａｎｄｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ-ｖｉｓｉｂｌｅｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＵV -ｖｉｓ），ａｎｄｔｈｅａｂｓｏｒｂｅｄｃｏｐｐｅｒｉｏｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄｂｙａｔｏｍｉｃａｂ-ｓｏｒｐｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ．Ｔｈｅｓｅｌｆ-ｈｅａｌｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＣｕ-PＩＥｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｖａｒｙｉｎｇｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｅｐａ-ｒａｔｅｔｉｍｅｏｆｔｈｅｃｕｔｔｅｄＣｕ-PＩＥ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｅｌｆ-ｈｅａｌｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｉｓｍａｔｅｒｉａｌｃｏｕｌｄｂｅｍｏｒｅｔｈａｎ９０％ａｔ４５℃ｗｈｅｎｔｈｅｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔｉｓ５％ａｎｄｔｈｅｓｅｐａｒａｔｅｔｉｍｅｗａｓｗｉｔｈｉｎ１０ｓ．ＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌSMP ，ｓｅｌｆ-ｈｅａｌｉｎｇｆｕｎｃ-ｔｉｏｎａｌｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓｐｏｓｓｅｓｓｅｄｂｅｔｔｅｒｆｏｒｐｒｏｓｐｅｃｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ke y words ：ｓｅｌｆ-ｈｅａｌｉｎｇ；ｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙ；Ｃｕ-ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ；ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ收稿日期：２０１５-０１-２３基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１３７３１３８）；高等学校博士学科点专项科研基金资助项目（２０１２０１８４１１００２９）作者简介：王林（１９８６—），男，博士研究生，主要研究方向为多功能形状记忆聚酯的应用通信联系人：周绍兵，教授，主要研究方向为生物医用高分子材料，ｓｈａｏｂｉｎｇｚｈｏｕ＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ 近年来，随着人们对形状记忆材料的功能性要求越来越高，新的多功能形状记忆材料和新的制备工艺得到了迅速发展。

跨世纪2008年7月第16卷第7期cⅫs cent u r y，J une2008，V ol16，N o．7形状记忆聚氨酯的开发与应用王利彬(郑州大学新校区材料科学与工程学院高分子材料与工程专业，河南，郑州，450001，)【摘要】本文就形状记忆聚氨酯的研究现状、记忆原理、制备方法、功能应用及发展趋势进行了探讨与分析。

【关键词】形状记忆；聚氨酯；制备；功能；应用【中图分类号】T H l45．4【文献标识码】B【文章编号】1005一1074(2008)0r7一0266一02“形状记忆”是指具有某一原始形状的制品，经过形变并定型后，在特定的外界条件下能自动恢复原始形状的现象。

形状记忆高分子(s hape m em or)，pol ym er，sM P)是形状记忆功能材料的一个分支。

自1981年0t a s等制得热致形状记忆高分子交联聚乙烯以来，SM P及其特殊性能受到广泛关注。

目前，得到应用的s M P已有聚降冰片烯、反式1，4一聚异戊二烯、苯乙烯一丁二烯共聚物、聚氨酯等。

其中，形状记忆聚氨酯(sM PU)具有原料来源广、配方叮凋性大及性能选择范围宽的优点，能够满足较多场合的需要。

1形状记忆聚氨酯的研究现状日本三菱重T公司(M i协I l bi s hi)首先开发出的s M P U，是由聚四亚甲基醚二醇、4，4一二苯甲烷二异氰酸酯和链增长剂三种单体原料聚合而成的，它是含有部分结晶态的线形聚合物。

该公司还进一步开发了综合性能优异的形状记忆聚氨酯，室温模量与高弹模量比值可达到200，具有极高的湿热稳定性与减震性能。

欧美一些国家在形状记忆聚氨酯方面的研究也取得了一定的成绩。

麻省理丁学院的R．unger和德国的A．un dl ci nl侧重于开发聚氨酯坦料的生物降解性能，美国空军实验室和纽约州立大学对聚氨酯弹性体进行化学改性，提高了玻璃化转变温度、透氧性、阻燃性和力学性能。

2002年开发了防水性泡沫形状记忆聚氨酯。

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。

具有形状记忆性能的聚合物材料的合成与应用研究随着科技的进步和人们对新材料需求的增长，具有形状记忆性能的聚合物材料逐渐成为研究的热点。

这种材料能够在被外界刺激后恢复原始形状，具有广泛的应用前景。

本文将探讨具有形状记忆性能的聚合物材料的合成方法以及在各个领域中的应用研究。

首先，让我们来了解具有形状记忆性能的聚合物材料的合成方法。

一种常用的方法是通过高分子链的交联实现形状记忆性能。

例如，聚丙烯酸酯和聚己内酯可以经过一系列的化学反应制备成交联高分子链，使其形成网络结构并具有形状记忆性。

另一种方法是在聚合物结构中引入活性基团，通过外界刺激使聚合物链发生重新排列，从而实现形状记忆效应。

这种方法适用于聚氨酯、聚酯等材料。

有了合成方法的基础，我们现在来看看具有形状记忆性能的聚合物材料在各个领域中的应用研究。

在医学领域，这种材料可以用于制造可调节的支架和缝合材料。

例如，形状记忆性的聚合物支架可以在植入体内时为医生提供更方便的操作，而在体内恢复到原始形状以实现治疗效果。

此外，具有形状记忆性能的聚合物材料也可以用于制造药物输送系统，通过控制材料的形状来实现药物的可控释放。

在智能材料领域，这种聚合物材料的应用也十分广泛。

例如，它可以用于制造自适应的机械元件。

在温度或压力变化时，这些材料能够自动调整形状，以适应不同的工作环境。

此外，形状记忆性的聚合物材料还可以应用于机器人和人工智能系统，通过调整材料形状来实现更灵活的运动和操作。

另外一个重要的应用领域是纺织业。

具有形状记忆性能的聚合物纤维可以用于制造智能纺织品。

例如，运动服装中可以添加这种聚合物材料，使其在运动时自动调整形状以提供更好的适应性和舒适度；座椅材料中添加这种材料可以实现自动适应体型，提供更好的坐姿支持。

最后，这种聚合物材料还可以应用于环境保护领域。

例如，制造具有形状记忆性能的管道材料，可以在温度变化时自动调节管道的形状，以提高输送效率。

此外，这种材料还可以用于制造自适应的太阳能板，以优化能量收集效率。

聚氨酯材料的形状记忆效应研究聚氨酯材料是一种具有形状记忆效应的材料，它能够恢复到其原始形状，即使在经历了弯曲、拉伸或扭转等变形之后。

这种材料具有广泛的应用前景，例如在医学领域可用于制作支架和植入物，用于机械工程中的智能结构等等。

本文将探讨聚氨酯材料的形状记忆效应的原理和应用。

首先，聚氨酯材料的形状记忆效应是由其特殊的结构引起的。

聚氨酯材料通常由两种不同的分子链组成，即硬段和软段。

硬段是指具有较高的熔点和较强的物理交联作用的部分，而软段是指具有较低的熔点和较弱的物理交联作用的部分。

当聚氨酯材料受到外力作用时，硬段会发生相互滑动，而软段则会发生微观的重排，以适应外力的变形。

一旦外力消失，材料就会恢复到原始的形状，这是因为硬段和软段之间的物理交联作用重新形成。

聚氨酯材料的形状记忆效应不仅仅是基于其结构，还与其热力学性质密切相关。

当聚氨酯材料被加热到一定温度时，它会变得可塑性，此时可以对其进行任意的形状调整。

一旦材料冷却到室温，它就会记住新的形状，并保持该形状直到下次被加热。

这种记忆效应是由于聚氨酯材料在受热时会发生相变，从高分子链的玻璃化状态转变为可塑性状态，而受冷时则相反地从可塑性状态转变回玻璃化状态。

聚氨酯材料的形状记忆效应已经被广泛应用于许多领域。

在医学领域，它可以用于制造支架和植入物，如动脉支架和骨折固定板。

这些材料可以在体内被加热，以适应受损组织的形状，从而提供更好的治疗效果。

在机械工程中，聚氨酯材料可以制造智能结构，如自动控制的机械臂和变形机器人。

这些材料可以根据外界环境的变化自动调整其形状，以适应不同的任务需求。

此外，聚氨酯材料的形状记忆效应还可以在纺织品和服装制造中得到应用。

例如，一些特殊的聚氨酯纤维可以根据人体的温度变化调整其形状，提供更好的穿着体验。

另外，它还可以制作一些具有变形功能的服装，如自动调整大小的鞋子和自动调节长度的裤子。

然而，聚氨酯材料的形状记忆效应也存在一些挑战和局限性。