形状记忆水凝胶简介
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形态记忆纺织品2
状 , 且形状固定后的纤维可发生形变 , 并在较低温度下将此形变固
定下来(2 次成型)或者是在外力的强迫下将此变形固定下来 , 当再次
给予变形的纤维加热或热水洗涤等外部刺激时 , 能可逆地恢复到原
始状态 。 也就是说 , 最终的产品具有对纤维最初形状记忆的功能。
形态记忆纤维的概念
• 形态记忆纤维是指具有某一原始形态的纤维，发生形变后，在特定
• 第 3 类是利用接枝 , 包埋等技术 , 把具有形态记忆的高分子材料接
枝到纤维上 , 或者把具有形态记忆效应的材料包埋到纤维中 , 赋予
新纤维形状记忆特征 。 此类纤维属于复合材料 , 主要应用于电子 、
航天工业 。
形状记忆合金纤维
• 已发现的形状记忆合金种类很多，具有使用价值的形状记忆合金大 致可归纳为 3类：镍 -钛形状记忆合金，铜基形状记忆合金和铁基形
之后，形态记忆聚合物受到广泛关注，各种形态记忆聚合物不断问世。形态记 忆聚合物具有质轻价廉、形变量大、成形和赋形容易，以及形状回复温度便于 调整等优点，在纺织业具有巨大的发展潜力，其可以通过纺丝的方式赋予纺织 品形态记忆功能。 具有形状记忆的聚合物除了应满足可纺性要求外 , 最主要
的是纤维必须具有形状记忆特性。
形状记忆合 金首先被加 工成细丝， 然后金属丝 需要在极高 的温度加工 以获得形状 记忆效果。
•
根据原料来源
形状记忆合 金
形状记忆聚 合物
常见的聚合物纤维如聚氨酯形状 记忆纤维，可通过溶液湿法或熔 法纺丝而制备
形态记忆纤维的制作
形状记忆纤维的制作主要分为 3 类：第 1 类是利用 20 世纪 60 年代 新兴的形态记忆合金、聚合物 ,直接制造或合成的形态记忆纤维 。形 状记忆合金通常是两种或两种以上的具有形状记忆效应的金属构成的 合金。而形状记忆聚合物的纺丝工艺主要包括溶液干法、溶液湿法、
形状记忆智能材料
形状记忆智能材料智能材料结构又称机敏结构(Smart/Intelligent Materials and Structures)，泛指将传感元件、驱动元件以及有关的信号处理和控制电路集成在材料结构中，通过机、热、光、化、电、磁等激励和控制，不仅具有承受载荷的能力，而且具有识别、分析、处理及控制等多种功能，能进行自诊断、自适应、自学习、自修复的材料结构。
智能材料结构是一门交叉的前沿学科，所涉及的专业领域非常广泛。
智能材料可以分为形状改变材料（SCM）和形状记忆材料（SMM）两类。
SCM本身就是一个开关，在外部刺激的作用下，它陪伴着临时转换机制，即当移除外部触发器（刺激）时，转换后的实体便回到其原始形状。
相反，SMM会适应触发的形状或临时形状，除非另一个触发器将变化推回其原始形式，并且材料能够追踪在刺激作用下自身经历的转换路径。
具有形状记忆特性的材料分为形状记忆水凝胶（SMH）、形状记忆陶瓷（SMC）、形状记忆合金（SMA）、形状记忆复合材料（SMC）和聚合物（SMP），其中SMP是研究最多的类别。
1、形状记忆聚合物（SMP）SMP是一组可以在有外部刺激（例如热或光）的情况下保持临时形状并恢复其初始形状的聚合物。
由于其相对高的模量和刺激响应速度，形状记忆聚合物是最广泛使用的活性材料。
对于SMP实现形状转移行为，它需要一个编程步骤和一个恢复步骤。
在编程步骤中，SMP首先在高于转变温度（Tt）的温度下变形（对于半结晶聚合物，其熔化温度为Tm，对于无定形聚合物的玻璃化转变温度为Tg），然后冷却至Tt 以下，SMP以变形形状编程（或固定）。
通过恢复步骤实现形状转变，在恢复步骤中，SMP被加热到高于Tt的温度，并且由于熵弹性，SMP恢复到其原始形状。
为了更好地协助SMP在4D打印领域的应用，应该通过适当的理论模型很好地描述上述形状记忆（SM）行为。
在SMP现有模型中，基于热粘弹性模型和基于相位演变的模型已被广泛采用。
自修复高分子材料的研究进展及应用
摘要：自修复高分子材料是能够自动地修复破损、恢复材料原有性质的一类材料.自修复高分子材料仿照 生物损伤愈合原理，可以自行发现裂纹并借助某一原理愈合，目前其在社会各个领域中广泛应用.随着技术 的不断发展，自修复高分子材料在涂层涂料、可穿戴电子设备、医用自修复水凝胶、电池电解池等方面备受关注。
本文对自修复高分子材料的结构原理以及基于这种材料产生的新技术以及其应用进行综述。
关键词：高分子材料；自修复材料；研究进展文章编号：2096-4137 （ 2019 ） 21-084-04 DOI: 10. 13535/j. cnki. 10-1507/n. 2019. 21. 02■文/梁淑淇修宾高升子iFil 料的册穽逬展及应用0引言高分子材料是目前应用最广泛的新材料之一，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶黏剂和高分子基复 合材料。
高分子材料凭借分子量 高、质量轻、易加工、绝缘性能好等优异性能，成为当代人生活中不可或缺的部分。
但相比于传统金属材料，高分子材料存在强度不 高、加工使用过程中易受机械损伤和老化等问题。
日常生活中所使用 的各种材料一旦出现破损几乎再难以恢复如初，并且这种破损会逐渐扩大以致最终无法使用。
随着人们生活水平的提高，对高分子材料的 性能要求也随之提高。
近几年来， 开发具有良好机械性能的自修复高分子材料引起越来越多科研人员的 关注。
自修复又称自愈合，是生物的重要特征之一。
高分子材料的自修 复指使材料能够自然地自动修复破 损、恢复正常功能的性质。
自修复高分子材料主要的优点有：①自动发生，无须监测，节省人力；②降低材料运营期间的维修养护成本； ③延长了材料的使用年限；④满足 社会环境友好的需求，减少了外加添加剂对环境的污染。
1自修复高分子材料作用机理1.1外源型自修复高分子材料外源型可分为微胶囊型和微 脉管网络型2类。
2001年，White 等提出累微胶囊自修复体系：将环氧树脂作为基底，用麻醛树脂作为外 壳并在其中包裹修复单体戊二烯二 聚体（治愈剂）的微胶囊，将这种 微胶囊和Grubbs 催化剂分散于环氧树脂基体中。
《基于超分子作用的自愈合形状记忆离子水凝胶》范文
《基于超分子作用的自愈合形状记忆离子水凝胶》篇一一、引言近年来，智能型离子水凝胶作为先进材料受到了广泛的关注，尤其是在生物医学、机器人、可穿戴电子和微纳米设备等领域中展现出了潜在的应用前景。
这种智能材料可以凭借其出色的力学性质、形状记忆效应以及自愈合能力等特性，在各种复杂环境中表现出优异的性能。
本文将重点介绍一种基于超分子作用的自愈合形状记忆离子水凝胶，并对其制备方法、性能特点及潜在应用进行详细阐述。
二、超分子作用及离子水凝胶简介超分子作用指的是由分子间的非共价键相互作用形成的高级分子组织或分子复合体，在分子水平上调节物质性能的独特机制。
离子水凝胶作为一种智能材料，具有良好的生物相容性、优异的机械性能以及良好的自愈合性能，其性能受到超分子作用的深刻影响。
本文提出的基于超分子作用的自愈合形状记忆离子水凝胶，就是通过在离子水凝胶中引入超分子作用，提高其力学性能和自愈合能力。
三、制备方法本研究所用的自愈合形状记忆离子水凝胶的制备方法主要包括以下步骤：首先，将含有功能基团的单体与交联剂混合，通过添加催化剂引发聚合反应；其次，将得到的聚合物溶液与含有离子源的溶液混合，形成离子水凝胶；最后，通过引入超分子作用，如氢键、π-π堆积等非共价键相互作用，使离子水凝胶具有自愈合和形状记忆功能。
四、性能特点基于超分子作用的自愈合形状记忆离子水凝胶具有以下特点：1. 优异的力学性能：由于引入了超分子作用，使得水凝胶的力学性能得到显著提高，能够承受较大的外力作用而不发生断裂。
2. 良好的自愈合能力：水凝胶在受到损伤后能够快速恢复其原有结构和性能，提高材料的使用寿命。
3. 形状记忆效应：该水凝胶能够在特定条件下形成临时形状并固定，通过外界刺激恢复至初始形状。
4. 良好的生物相容性：离子水凝胶作为一种生物相容性良好的材料，在生物医学领域具有广泛的应用前景。
五、潜在应用基于超分子作用的自愈合形状记忆离子水凝胶的优异性能，使其在多个领域具有潜在的应用价值。
水凝胶简介PPT学习教案
模拟胃液( SGF，pH = 1.2) 模拟肠液( SIF，pH = 7.4)
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水凝胶
光响应水凝胶 电场响应水凝胶 盐响应水凝胶 压敏水凝胶 热敏水凝胶 ……
形状记忆材料 人工肌肉 人工爬虫 细胞培养 人工关节 调光材料 人工细胞 化学机械器件
……
2021/8/25
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2021/8/25
pH敏感性水凝胶 P( MAPOSS-co-AA) 网络孔径要明显小于 PAA 水凝胶的网络孔径。 该 共 聚 水 凝 胶具有 良好的 pH敏感 性，且少量MAPOSS 的加入能降低水凝胶在不同 pH 值条件下的溶胀比。同时，MAPOSS的 加入明 显降低 了载药 水凝胶 中的药 物在SGF中的 释放速 率，因 而可以 通过加 入一定 量的MAPOSS来降低 载药水 凝胶中 药物的 释放， 避免药 物对胃 的刺激 作用， 同时使 药物尽 可能多 地在肠 道释放 ，实现 药物的 定点可 控释放 ，避免 药物产 生的毒 副作用 。
2021/8/25
Thank you ！
参考文献：
[1]Walter Richtering and Brian R.Saunders,Gelarchitectures and theircomplexity,Soft Matters,2014,10,3695-3702 [2] Hydrogels for Tissue Engineering , Chemical Reviews, 2001, 101(7):1869-79 [3]陈国强 朱南康 李进进,医用水凝胶的研究进展，国外丝绸， 2009,3,26-28 [4]刘环宇 叶静仪 梁佩莹, 水凝胶的制备,化工时刊,2014,28,11-14 [5]江春梅 牟建新 刘利明 王婷婷 张春玲，pH 敏感性水凝胶 P( MAPOSS-co-AA) 的制备及药物缓释性能，高分子材料科学与工程， 2014，第 30 卷第 3 期 [6]王 袄 张黎明，医用高分子水凝胶的设计与合成 ，功能高分子学 报，2004，Vol.17,No.4
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水凝胶
光响应水凝胶 电场响应水凝胶 盐响应水凝胶 压敏水凝胶 热敏水凝胶 ……
形状记忆材料 人工肌肉 人工爬虫 细胞培养 人工关节 调光材料 人工细胞 化学机械器件
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pH敏感性水凝胶 P( MAPOSS-co-AA) 网络孔径要明显小于 PAA 水凝胶的网络孔径。 该 共 聚 水 凝 胶具有 良好的 pH敏感 性，且少量MAPOSS 的加入能降低水凝胶在不同 pH 值条件下的溶胀比。同时，MAPOSS的 加入明 显降低 了载药 水凝胶 中的药 物在SGF中的 释放速 率，因 而可以 通过加 入一定 量的MAPOSS来降低 载药水 凝胶中 药物的 释放， 避免药 物对胃 的刺激 作用， 同时使 药物尽 可能多 地在肠 道释放 ，实现 药物的 定点可 控释放 ，避免 药物产 生的毒 副作用 。
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参考文献：
[1]Walter Richtering and Brian R.Saunders,Gelarchitectures and theircomplexity,Soft Matters,2014,10,3695-3702 [2] Hydrogels for Tissue Engineering , Chemical Reviews, 2001, 101(7):1869-79 [3]陈国强 朱南康 李进进,医用水凝胶的研究进展，国外丝绸， 2009,3,26-28 [4]刘环宇 叶静仪 梁佩莹, 水凝胶的制备,化工时刊,2014,28,11-14 [5]江春梅 牟建新 刘利明 王婷婷 张春玲，pH 敏感性水凝胶 P( MAPOSS-co-AA) 的制备及药物缓释性能，高分子材料科学与工程， 2014，第 30 卷第 3 期 [6]王 袄 张黎明，医用高分子水凝胶的设计与合成 ，功能高分子学 报，2004，Vol.17,No.4
形状可记忆水凝胶的应用
形状可记忆水凝胶的应用
可记忆水凝胶是一种具有可记忆性能的高分子材料，它可以在改变温度或其他外部刺激下，改变其形状，并在恢复原温度或外部刺激消失后恢复其原有形状。
可记忆水凝胶的应用非常广泛，如：
1. 医疗领域：可记忆水凝胶可以用于制造外科手术中的缝合材料，它可以根据患者的身体形状自动调整其形状，从而减少手术时间，提高手术效果。
2. 电子器件：可记忆水凝胶可以用来制造可调节的电子器件，可以根据外部刺激自动调节其形状，从而改变电子器件的性能。
3. 建筑领域：可记忆水凝胶可以用来制造可调节的建筑材料，可以根据外部环境自动调节其形状，从而改变建筑材料的性能。
4. 汽车领域：可记忆水凝胶可以用来制造可调节的汽车零件，可以根据外部环境自动调节其形状，从而改变汽车零件的性能。
5. 包装领域：可记忆水凝胶可以用来制造可调节的包装材料，可以根据外部环境自动调节其形状，从而改变包装材料的性能。
《基于可逆非共价键的自愈合形状记忆凝胶》
《基于可逆非共价键的自愈合形状记忆凝胶》篇一一、引言形状记忆凝胶（Shape Memory Gels, SMGs）是一种新型的智能材料，其独特性质使得它在众多领域具有潜在的应用价值。
而自愈合能力则是这类材料的一种重要特征，它能增强材料在重复使用和受外界刺激下的性能稳定性和耐用性。
近年来，基于可逆非共价键的自愈合形状记忆凝胶的研究成为了材料科学领域的热点。
本文旨在深入探讨这一新型材料的制备、性质及其潜在应用。
二、可逆非共价键自愈合形状记忆凝胶的制备自愈合形状记忆凝胶的制备过程涉及到化学和物理过程，其中包括特定的聚合步骤以及相应的添加剂或引发剂的运用。
其基本制备流程是利用一定浓度的有机高分子与某种或多种低分子量添加剂（如光敏感或温度敏感的单体）进行反应，再利用特定条件的激发（如光激发或热激发），在链状结构中形成可逆的非共价键。
这些非共价键可以增强凝胶的稳定性，并赋予其自愈合的特性。
三、性质研究（一）形状记忆效应形状记忆效应是形状记忆凝胶的重要特性之一。
在受到外力作用后，凝胶能够暂时改变其形状，但在去除外力后，能够恢复其原始形状。
这一特性使形状记忆凝胶在多种应用中发挥重要作用，如医疗器械、软机器人等。
（二）自愈合特性基于可逆非共价键的自愈合特性是该类凝胶的另一重要特征。
当凝胶受到损伤时，由于非共价键的存在，它可以在特定条件下自动修复。
这种自愈合能力增强了凝胶的耐用性和使用寿命。
（三）响应性行为该类凝胶往往具有响应性行为，如对温度、光、湿度等环境因素的敏感反应。
这种响应性行为使得凝胶能够根据环境变化进行自我调整，为多种应用提供了可能。
四、潜在应用（一）生物医学领域由于形状记忆凝胶具有良好的生物相容性和自愈合能力，它被广泛应用于生物医学领域，如作为组织工程中的支架材料、药物释放载体等。
（二）软机器人领域由于该类凝胶具有良好的机械性能和响应性行为，因此也被广泛用于软机器人领域。
通过特定的编程，该类凝胶可以被用于制作能够响应环境变化的软机器人。
形状记忆智能材料
形状记忆智能材料智能材料结构又称机敏结构(Smart/Intelligent Materials and Structures)，泛指将传感元件、驱动元件以及有关的信号处理和控制电路集成在材料结构中，通过机、热、光、化、电、磁等激励和控制，不仅具有承受载荷的能力，而且具有识别、分析、处理及控制等多种功能，能进行自诊断、自适应、自学习、自修复的材料结构。
智能材料结构是一门交叉的前沿学科，所涉及的专业领域非常广泛。
智能材料可以分为形状改变材料（SCM）和形状记忆材料（SMM）两类。
SCM本身就是一个开关，在外部刺激的作用下，它陪伴着临时转换机制，即当移除外部触发器（刺激）时，转换后的实体便回到其原始形状。
相反，SMM会适应触发的形状或临时形状，除非另一个触发器将变化推回其原始形式，并且材料能够追踪在刺激作用下自身经历的转换路径。
具有形状记忆特性的材料分为形状记忆水凝胶（SMH）、形状记忆陶瓷（SMC）、形状记忆合金（SMA）、形状记忆复合材料（SMC）和聚合物（SMP），其中SMP是研究最多的类别。
1、形状记忆聚合物（SMP）SMP是一组可以在有外部刺激（例如热或光）的情况下保持临时形状并恢复其初始形状的聚合物。
由于其相对高的模量和刺激响应速度，形状记忆聚合物是最广泛使用的活性材料。
对于SMP实现形状转移行为，它需要一个编程步骤和一个恢复步骤。
在编程步骤中，SMP首先在高于转变温度（Tt）的温度下变形（对于半结晶聚合物，其熔化温度为Tm，对于无定形聚合物的玻璃化转变温度为Tg），然后冷却至Tt 以下，SMP以变形形状编程（或固定）。
通过恢复步骤实现形状转变，在恢复步骤中，SMP被加热到高于Tt的温度，并且由于熵弹性，SMP恢复到其原始形状。
为了更好地协助SMP在4D打印领域的应用，应该通过适当的理论模型很好地描述上述形状记忆（SM）行为。
在SMP现有模型中，基于热粘弹性模型和基于相位演变的模型已被广泛采用。
形状记忆水凝胶简介
缺点：力学强度不足， 耐压缩性不好。
SSMH作为一种新兴材料，发 展前景良好，但是目前大部分 产品处于试验阶段，无法投入 实际应用。
1.4 SSMH的应用前景
SSMH相比于传统的形状记忆材料，它的可逆刺激是多响应的， 可以支持多响应SSMH[4]。此外，如果两个或多个非干扰可逆开 关集成到一个SSMH中，则也可以制备三重或多重SSMH[5]。因 此，SSMH多变且容易控制，具有广阔的应用前景。
➢ SSMH在作为一种智能软材料，在医疗方面有广阔应用前景， 应想办法提高SSMH的生物相容性和生物降解性。
➢ 现阶段研究中SSMH已经有了快速记忆/恢复以及形状固定/恢 复比例高的能力，可是两种能力结合到一个SSMH体系中却仍 有不足。
参考文献
[1] Lu W, Le X, Zhang J, et al. Supramolecular shape memory hydrogels: a new bridge between stimuliresponsive polymers and supramolecular chemistry[J]. Chemical Society Reviews, 2017, 46(5): 1284-1294. [2] 樊宇佼. 热致塑性形状记忆水凝胶的制备与表征[D]. 中国科学技术大学, 2016. [3] Harris R D, Auletta J T, Motlagh S A M, et al. Chemical and electrochemical manipulation of mechanical properties in stimuli-responsive copper-cross-linked hydrogels[J]. ACS Macro Letters, 2013, 2(12): 10951099. [4] Feng W, Zhou W, Dai Z, et al. Tough polypseudorotaxane supramolecular hydrogels with dual-responsive shape memory properties[J]. Journal of Materials Chemistry B, 2016, 4(11): 1924-1931. [5] Xiao Y Y, Gong X L, Kang Y, et al. Light-, pH-and thermal-responsive hydrogels with the triple-shape memory effect[J]. Chemical Communications, 2016, 52(70): 10609-10612. [6] Li Z, Lu W, Ngai T, et al. Mussel-inspired multifunctional supramolecular hydrogels with self-healing, shape memory and adhesive properties[J]. Polymer Chemistry, 2016, 7(34): 5343-5346. [7] Dong Z Q, Cao Y, Yuan Q J, et al. Redox‐and Glucose‐Induced Shape‐Memory Polymers[J]. Macromolecular rapid communications, 2013, 34(10): 867-872.
可广泛用于人造内脏器官的形状记忆凝胶
可广泛用于人造内脏器官的形状记忆凝胶
佚名
【期刊名称】《上海生物医学工程》
【年(卷),期】2005(26)2
【摘要】日本北海道大学理学研究部长田义仁教授在日本化学会春季年会上公布了一种形状记忆凝胶，它是具有明胶般柔软的固体，改变温度时它能恢复原形。
形状记忆合金及纤维等已经商品化了，但是柔软的形状记忆凝胶的开发刚刚开始。
【总页数】1页(P115-115)
【关键词】人造内脏器官;形状记忆凝胶;形状记忆合金;纤维
【正文语种】中文
【中图分类】R318.08
【相关文献】
1.利用“聪明”水凝胶能瞬间实现切口自修复——可广泛应用于医学和工程领域[J],
2.明胶/聚丙烯酸/聚N-异丙基丙烯酰胺
高强度形状记忆水凝胶的辐射合成及其性能 [J], 陈垦;彭静;李久强;翟茂林
3.一种形状记忆水凝胶材料的制备及其应用 [J], 代天卫;杨德超;刘丰祎
4.具有酸碱响应性能的卟啉修饰壳聚糖形状记忆水凝胶的制备和性能研究 [J], 周坤;郭佩佩
5.形状记忆合金人造括约肌 [J], 启明
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种形状记忆水凝胶材料的制备及其应用
1 实验部分
1.1 材料 微纤化纤维素（MFC 1.5%），桂林奇宏科技有限
公司 ；海藻酸钠（Alg），北京百灵威科技有限公司 ； 三氯化铁（FeCl3），北京百灵威科技有限公司 ；环氧 氯丙烷（ECH），河北百灵威超精细材料有限公司 ； 氢氧化钠（NaOH），分析纯，天津市致远化学试剂有 限公司 ；盐酸（HCl），分析纯，云南省昆明市嵩明县 杨林工业开发区天创路 7 号；乙醇（C2H5OH），分析纯， 天津市致远化学试剂有限公司 ；圆柱形模具 ；针筒。
摘 要：具有形状记忆功能的水凝胶材料在可穿戴电子设备方面的应用具有广阔的应用前景。如何利用更加 简洁的方法制备出新型的环保型水凝胶材料目前仍然是一个大的挑战。研究通过采用冷冻—解冻的制备方法，得到 了一种具有形状记忆功能的新型水凝胶材料。在该材料中，微纤化纤维素通过氢键与海藻酸钠结合，增强了水凝胶 网络的机械性能，铁离子与海藻酸钠的羧基官能团配位，从而以共价键方式与水凝胶网络骨架稳定相连，进一步增 强水凝胶网络骨架的力学性能。该材料可以用于识别五倍子酸。该类水凝胶材料的制备方法具有良好的应用前景。
[3] Ray U, Zhu S, Pang Z, et al. Mechanics Design in CelluloseEnabled High-Performance Functional Materials[J]. Advanced Materials, 2020, 2002504.
2021 年 1 月 第 48 卷第 1 期
云南化工 Yunnan Chemical Technology
Jan.2021 Vol.48，No.1
1.2 水凝胶材料的制备 把 225 mg 海藻酸钠和 15 mL 微纤化纤维素在烧
杯中混合，置于搅拌器上搅拌 24 h，待充分混合均 匀后，放入冰箱预冻 30 min 后拿出，搅拌使冰融化， 但仍留一些冰块，再加入 1.5 mL 环氧氯丙烷，120 mg 氢氧化钠，转移到圆柱形模具中冷冻 24 h，然后 取出，泡入 0.1 mol/L 的盐酸 / 乙醇溶液，水洗，再泡 入 1 mol/L 的 FeCl3 水溶液，充分水洗，得到水凝胶 材料，记为 Fe3+-Alg-MFC。为了进行热重分析以及 扫描电镜的分析，将水凝胶材料经过丙酮交换后，进
1.1 材料 微纤化纤维素（MFC 1.5%），桂林奇宏科技有限
公司 ；海藻酸钠（Alg），北京百灵威科技有限公司 ； 三氯化铁（FeCl3），北京百灵威科技有限公司 ；环氧 氯丙烷（ECH），河北百灵威超精细材料有限公司 ； 氢氧化钠（NaOH），分析纯，天津市致远化学试剂有 限公司 ；盐酸（HCl），分析纯，云南省昆明市嵩明县 杨林工业开发区天创路 7 号；乙醇（C2H5OH），分析纯， 天津市致远化学试剂有限公司 ；圆柱形模具 ；针筒。
摘 要：具有形状记忆功能的水凝胶材料在可穿戴电子设备方面的应用具有广阔的应用前景。如何利用更加 简洁的方法制备出新型的环保型水凝胶材料目前仍然是一个大的挑战。研究通过采用冷冻—解冻的制备方法，得到 了一种具有形状记忆功能的新型水凝胶材料。在该材料中，微纤化纤维素通过氢键与海藻酸钠结合，增强了水凝胶 网络的机械性能，铁离子与海藻酸钠的羧基官能团配位，从而以共价键方式与水凝胶网络骨架稳定相连，进一步增 强水凝胶网络骨架的力学性能。该材料可以用于识别五倍子酸。该类水凝胶材料的制备方法具有良好的应用前景。
[3] Ray U, Zhu S, Pang Z, et al. Mechanics Design in CelluloseEnabled High-Performance Functional Materials[J]. Advanced Materials, 2020, 2002504.
2021 年 1 月 第 48 卷第 1 期
云南化工 Yunnan Chemical Technology
Jan.2021 Vol.48，No.1
1.2 水凝胶材料的制备 把 225 mg 海藻酸钠和 15 mL 微纤化纤维素在烧
杯中混合，置于搅拌器上搅拌 24 h，待充分混合均 匀后，放入冰箱预冻 30 min 后拿出，搅拌使冰融化， 但仍留一些冰块，再加入 1.5 mL 环氧氯丙烷，120 mg 氢氧化钠，转移到圆柱形模具中冷冻 24 h，然后 取出，泡入 0.1 mol/L 的盐酸 / 乙醇溶液，水洗，再泡 入 1 mol/L 的 FeCl3 水溶液，充分水洗，得到水凝胶 材料，记为 Fe3+-Alg-MFC。为了进行热重分析以及 扫描电镜的分析，将水凝胶材料经过丙酮交换后，进
形状记忆高分子材料
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。
彭宇行等又利用聚 （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-coMMA)-PEG形状记忆 材料，形变恢复率几乎 可以达到99%。
➢形状记忆聚氨酯
由聚四亚甲基二醇(PTMG)、4,4-二苯甲烷二异氰酸酯 (MDI)和链增长剂三种单体原料聚合而成的，它是含有部分 结晶态的线型聚合物。
通过原料的配比调节Tg，可得到不同响应温度的形状记忆 聚氨酯。现已制得Tg分别为25℃、35℃、45℃和55℃的形状 记忆聚氨酯。
聚氨酯分子链为直链结构,具有热塑性,因此可通过注射、挤 出和吹塑等加工方法加工。
构成的混合体系经光照射后，由于低分 子化合物同分子链之间的憎水作用发生 变化而导致的形状记忆现象。 c. 充分利用了分子链主链中PCR的顺式反式异构化反应，紫外光的照射通常使 材料收缩。 d. 是引入TLD的分子链在光照时离解出正 电 荷，分子链相互排斥，材料一般表 现为伸长。 e. 是引入螺苯并吡喃等侧链的高分子，经 紫外光照射时，分子链极性的增加使得 高分子-高分子#高分子-溶剂的相互作 用发生显著性变化，使材料收缩。
美国利弗莫尔国家实验室将聚氨酯聚降冰片烯或聚异戊二烯等注射成为螺旋形加热后拉直再冷却定型即制得血栓治疗仪中的关键部件微驱动器装配到治疗系统上后利用光电控制系统加热使其恢复到螺旋形可拉出血栓这种方法快捷彻底没有毒副作用是治疗血栓的有效途径之一美国麻省理工学院报道了用形状记忆材料来固定骨折部位的方法将二次成型后的聚乳酸制件放入带有裂纹的骨髓腔内利用消毒后的盐水对其进行加热使骨髓腔内的形状记忆材料恢复到最初的形状变得较厚从而和骨髓腔的内表面紧密接触而不会滑移固定作用良好
彭宇行等又利用聚 （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-coMMA)-PEG形状记忆 材料，形变恢复率几乎 可以达到99%。
➢形状记忆聚氨酯
由聚四亚甲基二醇(PTMG)、4,4-二苯甲烷二异氰酸酯 (MDI)和链增长剂三种单体原料聚合而成的，它是含有部分 结晶态的线型聚合物。
通过原料的配比调节Tg，可得到不同响应温度的形状记忆 聚氨酯。现已制得Tg分别为25℃、35℃、45℃和55℃的形状 记忆聚氨酯。
聚氨酯分子链为直链结构,具有热塑性,因此可通过注射、挤 出和吹塑等加工方法加工。
构成的混合体系经光照射后，由于低分 子化合物同分子链之间的憎水作用发生 变化而导致的形状记忆现象。 c. 充分利用了分子链主链中PCR的顺式反式异构化反应，紫外光的照射通常使 材料收缩。 d. 是引入TLD的分子链在光照时离解出正 电 荷，分子链相互排斥，材料一般表 现为伸长。 e. 是引入螺苯并吡喃等侧链的高分子，经 紫外光照射时，分子链极性的增加使得 高分子-高分子#高分子-溶剂的相互作 用发生显著性变化，使材料收缩。
美国利弗莫尔国家实验室将聚氨酯聚降冰片烯或聚异戊二烯等注射成为螺旋形加热后拉直再冷却定型即制得血栓治疗仪中的关键部件微驱动器装配到治疗系统上后利用光电控制系统加热使其恢复到螺旋形可拉出血栓这种方法快捷彻底没有毒副作用是治疗血栓的有效途径之一美国麻省理工学院报道了用形状记忆材料来固定骨折部位的方法将二次成型后的聚乳酸制件放入带有裂纹的骨髓腔内利用消毒后的盐水对其进行加热使骨髓腔内的形状记忆材料恢复到最初的形状变得较厚从而和骨髓腔的内表面紧密接触而不会滑移固定作用良好
形状记忆型水凝胶的制备及其在药物控制释放中的应用
形状记忆型水凝胶的制备及其在药物控制释放中的应用廉琪;郑学芳;贾丹丹;谢新宇;张志伟;沈喜海;王东军【期刊名称】《材料导报》【年(卷),期】2012(026)012【摘要】以戊二醛为交联剂,制备了pH敏感性明胶-果胶水凝胶(GT-PT)和明胶-辛基果胶水凝胶(GT-OPT),研究了交联剂用量、温度、pH值对凝胶溶胀性能的影响及溶胀-消溶胀性能.结果表明,当温度在30～60℃时,凝胶的溶胀率随温度的升高而增大；且具有明显的pH敏感性,碱性条件下的溶胀率大于酸性条件下的溶胀率；不同pH值条件下,明胶-果胶水凝胶具有“形状记忆”功能.包埋在水凝胶中的牛血清蛋白在pH=1.0时的释药率大于pH=7.8和pH=9.18时的释药率.此类水凝胶有望用于蛋白质的pH值及温度控制释放.【总页数】4页(P78-81)【作者】廉琪;郑学芳;贾丹丹;谢新宇;张志伟;沈喜海;王东军【作者单位】河北科技师范学院理化学院,秦皇岛066600;河北科技师范学院理化学院,秦皇岛066600;河北科技师范学院理化学院,秦皇岛066600;河北科技师范学院生命科技学院,秦皇岛066600;河北科技师范学院理化学院,秦皇岛066600;河北科技师范学院理化学院,秦皇岛066600;河北科技师范学院理化学院,秦皇岛066600【正文语种】中文【中图分类】TQ432.7+1【相关文献】1.壳聚糖/果胶水凝胶的制备及其在药物控制释放中的应用 [J], 郑学芳;杨华;王元春;王立升2.聚蔗糖水凝胶的制备及其在药物控制释放中的应用 [J], 张春艳;杨华;王力升3.壳聚糖/聚乙二醇/聚丙烯酸复合水凝胶的制备及药物控制释放行为研究 [J], 何继红;任杰;杨晓慈;陶丽;杨武4.PVA/P（AA-AM）水凝胶的制备及药物控制释放性能研究 [J], 任杰;顾金芬;张小燕;杨晓慈;杨武5.壳聚糖/果胶及其衍生物水凝胶的制备与在药物控制释放中的应用 [J], 郑学芳;杨华;王立升因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《基于超分子作用的自愈合形状记忆离子水凝胶》范文
《基于超分子作用的自愈合形状记忆离子水凝胶》篇一一、引言随着科技的不断进步，智能材料因其独特的性能和广泛的应用前景而备受关注。
其中，形状记忆聚合物（SMPs）因其能够在特定条件下改变形状并恢复原始形状的能力而备受瞩目。
近年来，离子水凝胶作为一种新型的智能材料，因其良好的生物相容性、自愈合能力和机械性能而备受关注。
本文旨在研究基于超分子作用的自愈合形状记忆离子水凝胶的制备、性能及其应用。
二、超分子作用与自愈合机制超分子作用是指分子间通过非共价键相互作用而形成的复杂结构。
在离子水凝胶中，超分子作用主要表现在氢键、离子键等非共价键的相互作用上。
这些相互作用使得离子水凝胶具有良好的自愈合能力。
当材料受到损伤时，这些非共价键可以重新形成，从而实现材料的自愈合。
此外，超分子作用还有助于提高材料的机械性能和稳定性。
三、制备方法与性能分析制备基于超分子作用的自愈合形状记忆离子水凝胶，首先需要选择合适的单体和交联剂。
常用的单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸等，而交联剂则可以选择聚乙二醇等。
通过一定的聚合反应条件，将单体和交联剂进行聚合，形成具有三维网络结构的离子水凝胶。
制备得到的离子水凝胶具有良好的自愈合能力和形状记忆效应。
在受到损伤后，离子水凝胶能够在一定时间内实现自愈合，恢复其原始的机械性能和形状记忆功能。
此外，离子水凝胶还具有优异的生物相容性、高透明度和高柔韧性等特点，使其在生物医疗、软机器人等领域具有广泛的应用前景。
四、应用领域探讨基于超分子作用的自愈合形状记忆离子水凝胶在多个领域具有广泛的应用价值。
在生物医疗领域，离子水凝胶可以用于制备软组织工程支架、药物控释载体等。
在软机器人领域，离子水凝胶可以用于制备柔性的传感器、执行器等。
此外，离子水凝胶还可以用于制备智能包装材料、防雾涂料等。
五、实验与结果分析为了验证基于超分子作用的自愈合形状记忆离子水凝胶的性能，我们进行了一系列实验。
首先，我们制备了不同配比的离子水凝胶样品，并对其机械性能进行了测试。
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新型高分子材料 ——形状记忆水凝胶
1 超分子形状记忆水凝胶 (SSMH) 简介
目录
2 SSMH实例
3 小结
1.1 SSMH的定义[1]
SSMH是一类智能，柔软和潮湿的材料，具有
记忆变形形状的能力，并响应于外部刺激而恢复到 原来的形状。
1.2 SSMH的分类[2]
热刺激响应SSMH 二重记忆SSMH
Odex上的醛基和CS上的氨 基组成的席夫碱键
席夫碱键的偶联(固定临时形态)与解 偶联(恢复原始形态)
金属阳离子与CS的螯合作用
金属阳离子和CS配位固定临时形态， 可逆过程可响应多种外部刺激
2.1 一种三重记忆多应答水凝胶
图1 该SSMH的刺激应答原理图
一种三重记忆多应答水凝胶
图2 在不同阳离子刺激下 SSMH的形状固定比率
coordination for potential cell-encapsulating tubular scaffold application[J]. Soft Matter, 2013, 9(1): 132-137.
Thanks for your attentions!!
SSMH的 应用前景 软机器人
智能纺织品
生物传感[8]
1 超分子形状记忆水凝胶 (SSMH) 简介
目录
2 SSMH实例
3 小结
2.1 一种三重记忆多应答水凝胶[9]
合成原料：壳聚糖 (CS) 、氧化葡萄糖 (Odex) 、丙烯酰胺 (AAm) 表1 该SSMH的刺激响应开关及其原理
刺激响应开关 刺激响应原理
1 超分子形状记忆水凝胶 (SSMH) 简介
目录
2 SSMH实例
3 小结
小 结
SSMH的机械性能不足，提高SSMH的机械性能是今后工作的 重点研究方向。
SSMH在作为一种智能软材料，在医疗方面有广阔应用前景，
应想办法提高SSMH的生物相容性和生物降解性。
现阶段研究中SSMH已经有了快速记忆/恢复以及形状固定/恢
Macromolecular rapid communications, 2013, 34(10): 867-872.
参考文献
[8] Meng H, Xiao P, Gu J, et al. Self-healable macro-/microscopic shape memory hydrogels based on supramolecular interactions[J]. Chemical Communications, 2014, 50(82): 12277-12280. [9] Xiao H, Lu W, Le X, et al. A multi-responsive hydrogel with a triple shape memory effect based on reversible switches[J]. Chemical Communications, 2016, 52(90): 13292-13295. [10] Lu C H, Guo W, Hu Y, et al. Multitriggered Shape-Memory Acrylamide–DNA Hydrogels[J]. Journal of the American Chemical Society, 2015, 137(50): 15723-15731. [11] Wei Z, Yang J H, Zhou J, et al. Self-healing gels based on constitutional dynamic chemistry and their potential applications[J]. Chemical Society Reviews, 2014, 43(23): 8114-8131. [12] Nan W, Wang W, Gao H, et al. Fabrication of a shape memory hydrogel based on imidazole –zinc ion
复比例高的能力，可是两种能力结合到一个SSMH体系中却仍 有不足。
参考文献
[1] Lu W, Le X, Zhang J, et al. Supramolecular shape memory hydrogels: a new bridge between stimuliresponsive polymers and supramolecular chemistry[J]. Chemical Society Reviews, 2017, 46(5): 1284-1294. [2] 樊宇佼. 热致塑性形状记忆水凝胶的制备与表征[D]. 中国科学技术大学, 2016. [3] Harris R D, Auletta J T, Motlagh S A M, et al. Chemical and electrochemical manipulation of mechanical properties in stimuli-responsive copper-cross-linked hydrogels[J]. ACS Macro Letters, 2013, 2(12): 10951099. [4] Feng W, Zhou W, Dai Z, et al. Tough polypseudorotaxane supramolecular hydrogels with dual-responsive shape memory properties[J]. Journal of Materials Chemistry B, 2016, 4(11): 1924-1931. [5] Xiao Y Y, Gong X L, Kang Y, et al. Light-, pH-and thermal-responsive hydrogels with the triple-shape
耐压缩性不好。
SSMH作为一种新兴材料，发 展前景良好，但是目前大部分 产品处于试验阶段，无法投入 实际应用。
1.4 SSMH的应用前景
SSMH相比于传统的形状记忆材料，它的可逆刺激是多响应的， 可以支持多响应SSMH[4]。此外，如果两个或多个非干扰可逆开 关集成到一个SSMH中，则也可以制备三重或多重SSMH[5]。因 此，SSMH多变且容易控制，具有广阔的应用前景。 骨组织修复[6] 智能玩具 控释药物[7]
图3 在不同外部条件刺激下 SSMH的形状恢复状况
2.2 目前研究中其他一些性能优异的SSMH
表2 几种性能优异的SSMH简介
SSMH 一种引入DNA的SSMH[10] 一种基于组分动态化学的 自愈凝胶[11] 一种基于咪唑和锌离子配 位的SSMH[12] 优势 可在硬质凝胶结构和柔软 无形态结构间转换 可在损坏后恢复 功能和结构 可使L929细胞粘附在凝胶 表面 可用领域 ①负载物的控制释放 ②控制细胞生长方向 ①容器密封剂 ②密封胃穿孔 组织工程支架
化学物质刺激响应SSMH
SSMH
PH刺激响应SSMH
三重或多重记忆SSMH
光刺激响应SSMH
磁刺激响应SSMH
1.3 SSMH的优缺点[3]
优点：变形度高、质轻 、成本低、易加工。 SSMH 缺点：力学强度不足，
凝胶作为一个非平衡状态的开 放反应场所，还能 载持、分离、缓释物质。
memory effect[J]. Chemical Communications, 2016, 52(70): 10609-10612.
[6] Li Z, Lu W, Ngai T, et al. Mussel-inspired multifunctional supramolecular hydrogels with self-healing, shape memory and adhesive properties[J]. Polymer Chemistry, 2016, 7(34): 5343-5346. [7] Dong Z Q, Cao Y, Yuan Q J, et al. Redox‐and Glucose‐Induced Shape‐Memory Polymers[J].
1 超分子形状记忆水凝胶 (SSMH) 简介
目录
2 SSMH实例
3 小结
1.1 SSMH的定义[1]
SSMH是一类智能，柔软和潮湿的材料，具有
记忆变形形状的能力，并响应于外部刺激而恢复到 原来的形状。
1.2 SSMH的分类[2]
热刺激响应SSMH 二重记忆SSMH
Odex上的醛基和CS上的氨 基组成的席夫碱键
席夫碱键的偶联(固定临时形态)与解 偶联(恢复原始形态)
金属阳离子与CS的螯合作用
金属阳离子和CS配位固定临时形态， 可逆过程可响应多种外部刺激
2.1 一种三重记忆多应答水凝胶
图1 该SSMH的刺激应答原理图
一种三重记忆多应答水凝胶
图2 在不同阳离子刺激下 SSMH的形状固定比率
coordination for potential cell-encapsulating tubular scaffold application[J]. Soft Matter, 2013, 9(1): 132-137.
Thanks for your attentions!!
SSMH的 应用前景 软机器人
智能纺织品
生物传感[8]
1 超分子形状记忆水凝胶 (SSMH) 简介
目录
2 SSMH实例
3 小结
2.1 一种三重记忆多应答水凝胶[9]
合成原料：壳聚糖 (CS) 、氧化葡萄糖 (Odex) 、丙烯酰胺 (AAm) 表1 该SSMH的刺激响应开关及其原理
刺激响应开关 刺激响应原理
1 超分子形状记忆水凝胶 (SSMH) 简介
目录
2 SSMH实例
3 小结
小 结
SSMH的机械性能不足，提高SSMH的机械性能是今后工作的 重点研究方向。
SSMH在作为一种智能软材料，在医疗方面有广阔应用前景，
应想办法提高SSMH的生物相容性和生物降解性。
现阶段研究中SSMH已经有了快速记忆/恢复以及形状固定/恢
Macromolecular rapid communications, 2013, 34(10): 867-872.
参考文献
[8] Meng H, Xiao P, Gu J, et al. Self-healable macro-/microscopic shape memory hydrogels based on supramolecular interactions[J]. Chemical Communications, 2014, 50(82): 12277-12280. [9] Xiao H, Lu W, Le X, et al. A multi-responsive hydrogel with a triple shape memory effect based on reversible switches[J]. Chemical Communications, 2016, 52(90): 13292-13295. [10] Lu C H, Guo W, Hu Y, et al. Multitriggered Shape-Memory Acrylamide–DNA Hydrogels[J]. Journal of the American Chemical Society, 2015, 137(50): 15723-15731. [11] Wei Z, Yang J H, Zhou J, et al. Self-healing gels based on constitutional dynamic chemistry and their potential applications[J]. Chemical Society Reviews, 2014, 43(23): 8114-8131. [12] Nan W, Wang W, Gao H, et al. Fabrication of a shape memory hydrogel based on imidazole –zinc ion
复比例高的能力，可是两种能力结合到一个SSMH体系中却仍 有不足。
参考文献
[1] Lu W, Le X, Zhang J, et al. Supramolecular shape memory hydrogels: a new bridge between stimuliresponsive polymers and supramolecular chemistry[J]. Chemical Society Reviews, 2017, 46(5): 1284-1294. [2] 樊宇佼. 热致塑性形状记忆水凝胶的制备与表征[D]. 中国科学技术大学, 2016. [3] Harris R D, Auletta J T, Motlagh S A M, et al. Chemical and electrochemical manipulation of mechanical properties in stimuli-responsive copper-cross-linked hydrogels[J]. ACS Macro Letters, 2013, 2(12): 10951099. [4] Feng W, Zhou W, Dai Z, et al. Tough polypseudorotaxane supramolecular hydrogels with dual-responsive shape memory properties[J]. Journal of Materials Chemistry B, 2016, 4(11): 1924-1931. [5] Xiao Y Y, Gong X L, Kang Y, et al. Light-, pH-and thermal-responsive hydrogels with the triple-shape
耐压缩性不好。
SSMH作为一种新兴材料，发 展前景良好，但是目前大部分 产品处于试验阶段，无法投入 实际应用。
1.4 SSMH的应用前景
SSMH相比于传统的形状记忆材料，它的可逆刺激是多响应的， 可以支持多响应SSMH[4]。此外，如果两个或多个非干扰可逆开 关集成到一个SSMH中，则也可以制备三重或多重SSMH[5]。因 此，SSMH多变且容易控制，具有广阔的应用前景。 骨组织修复[6] 智能玩具 控释药物[7]
图3 在不同外部条件刺激下 SSMH的形状恢复状况
2.2 目前研究中其他一些性能优异的SSMH
表2 几种性能优异的SSMH简介
SSMH 一种引入DNA的SSMH[10] 一种基于组分动态化学的 自愈凝胶[11] 一种基于咪唑和锌离子配 位的SSMH[12] 优势 可在硬质凝胶结构和柔软 无形态结构间转换 可在损坏后恢复 功能和结构 可使L929细胞粘附在凝胶 表面 可用领域 ①负载物的控制释放 ②控制细胞生长方向 ①容器密封剂 ②密封胃穿孔 组织工程支架
化学物质刺激响应SSMH
SSMH
PH刺激响应SSMH
三重或多重记忆SSMH
光刺激响应SSMH
磁刺激响应SSMH
1.3 SSMH的优缺点[3]
优点：变形度高、质轻 、成本低、易加工。 SSMH 缺点：力学强度不足，
凝胶作为一个非平衡状态的开 放反应场所，还能 载持、分离、缓释物质。
memory effect[J]. Chemical Communications, 2016, 52(70): 10609-10612.
[6] Li Z, Lu W, Ngai T, et al. Mussel-inspired multifunctional supramolecular hydrogels with self-healing, shape memory and adhesive properties[J]. Polymer Chemistry, 2016, 7(34): 5343-5346. [7] Dong Z Q, Cao Y, Yuan Q J, et al. Redox‐and Glucose‐Induced Shape‐Memory Polymers[J].