形状记忆高分子材料

形状记忆的高分子材料的研究进展Research Progress of Shape Memory Polymer Material1 综述摘要：形状记忆高分子（SMP）是一类新型的功能高分子材料，是高分子材料研究、开发、应用的一个新的分支点，它同时兼具有塑料和橡胶的特性。

形状记忆高分子材料是一种可以响应外界刺激，并调整自身状态参数，从而回复到预先设定状态的一种智能高分子材料。

本文简单介绍了形状记忆高分子材料的性能、种类和应用。

关键词：形状记忆；高分子材料；聚合物；研究进展1形状记忆高分子材料简介.形状记忆的高分子材料是一种能够感知外部环境如光、热、、电、磁等，并且能够根据外部环境的变化而自发的对自身的参数进行调整还原到预先设定状态的一种智能高分子材料。

形状记忆高分子( Shape Memory Polymer，简称 SMP) 材料具有可恢复形变量大、质轻价廉、易成型加工、电绝缘效果好等优点，从20世纪80年代以来赢得广泛关注和研究，并得到了快速发展，因其独特的性能和特点，使其这些年来在材料领域中扮演着重要的角色。

近40年来，科研工作者们相继开发出了多种形状记忆高分子材料，如聚乙烯、聚异戊二烯、聚酯、共聚酯、聚酰胺、共聚酰胺、聚氨酯等，它们被广泛应用于航空航天、生物医用、智能纺织、信息载体、自我修复等多个材料领域。

显示出了形状记忆高分子材料广泛的应用前景的地位。

2.形状记忆高分子材料的分类及应用根据响应方式的不同可以将形状记忆高分子分材料大致分为热致型、光致型、化学感应型、电致型等类型。

其中，热致感应型和光致感应型应用最为广泛。

2.1热致感应型热致SMP是一种通过施加电场或红外光照射等刺激促使其在室温以上变形，并能在室温固定形变且可长期存放，当再次升温至某一固定温度时，材料能够恢复到初始形状。

热致型SMP被广泛用于医疗卫生、体育运动、建筑、包装、汽车及科学实验等领域，如医用器械、泡沫塑料、坐垫、光信息记录介质及报警器等。

有形状记忆功能的高分子材料摘要：本文综述了具有形状记忆功能的高分子材料的发展概况,分析了形状记忆高分子材料的记忆效应原理,并对交联聚烯烃、、聚酯等具有形状记忆功能的高分子材料的特性及应用进行了评价和探讨,特别对聚氨酯（形状记忆ＰＵｓ）的记忆原理和特征,及其研究现状和应用前景作了重点阐述同时对形状记忆高分子材料的发展前景进行了展望。

关键词：记忆效应；聚氨酯；聚酯聚氨酯；热致形状记忆高分子;形状记忆性;微相分离;玻璃化转变：一．概况：（一）引言汽车外壳上的凹痕，像压扁的乒乓球一样，浸泡在热水中就可以复原；登山服的透气性可以根据环境的温度自动调节；一部机器中的零部件可以按照预定的程序，根据外界的温度变化而有序地自动拆卸；供药系统可以根据患者的体温或血液的酸度自动地调控药剂释放的剂量和速度；断骨外的套管可以在体温的作用下束紧，并能够在创伤愈合后自动降解消失等等，这些看似神奇的设想，通过的一类新型材料———形状记忆材料，都已经逐一地变成了现实。

有人把这类材料称之为“智能材料”，并非过誉之词。

（二）发展日本捷闻、可乐丽、旭化成和三菱重工等公司就开发出聚降冰片烯、反式，聚异戊二烯和聚氨酯等形状记忆树脂。

但是一种材料所具有的某种新功能的发现，对于它是否能够真正在材料目录中占有一席之地以及能否真正为工程技术人员所采用，往往需要经过一段或长或短的时间。

这不仅和材料的生产成本及性能好坏有关，生产工艺的成熟与否也是需要重视的基本因素，有时它们可以成为起决定性作用的因素。

形状记忆聚合物的工作原理有记忆功能的高聚物，规范的术语应当是高分子形状记忆材料，一般分为热塑性和热固性两类。

它们在产生形状记忆效应时的主要机制大致相同。

这类高聚物在外力作用下，可以产生大的弹性形变，并且可以方便地"如降低温度!使这种形变保持下来，但是在外加某种刺激信号"如加热!时，材料又可以恢复到原来的形状。

这种变化过程，称为形状记忆效应。

形状记忆高分子材料引言形状记忆高分子材料（SMP）作为一类智能材料，因其可以在适当的刺激条件（如温度、光、电磁或溶剂等）下，响应环境变化，而相应发生形状转变的能力，为解决科学技术难题带来了一种新的方法。

1950年，第一次报道了具有形状记忆效应的交联聚乙稀聚合物，并在文中描述了具体的表征方法。

这类形状记忆高分子材料与其它形状记忆材料如形状记忆合金和陶瓷相比，具有变形量大、赋形容易、响应温度易于调整，质量轻、价格低、以及易加工成型等优点。

而且易于设计成具有良好的生物相容性、可生物降解性的生物材料，比如手术缝合线、支架、心脏瓣膜、组织工程、药物释放、矫形术及光学治疗等。

1.形状记忆高分子材料的分类SMPs根据刺激响应的不同可分为热致型，电磁致型，光致型，化学型以及水致型，其中热致型是研究最广也是研究最成熟的一种高分子材料。

热致型SMPs 由固定相和可逆相两部分组成，其中固定相通常是由化学交联或物理交联点构成，其可以决定初始形变；可逆相通常由结晶结构构成，可随温度变化而进行可逆的软硬化转变。

1.1 热致型SMP热致型SMP是指材料在初始条件下开始受热，当加热温度达到相转变温度时，同时给材料施加外应力，然后再外力不变的情况下，将温度迅速下降至室温，材料会保持暂时形状，即使在撤去外应力后材料依旧可保持这种状态，直到再次在无应力条件下加热，温度再次达到相转变温度时，材料才会自发地恢复到初始形状。

以聚氨酯为例其可以通过改变嵌段共聚物的成分和比例，来改变聚氨酯材料物理化学性质、生物相容性、组织相容性,以及可生物降解性质。

形状记忆聚氨酯由软段和硬段组成，其中硬段主要由二异氰酸酯和扩链剂组成，因此刚度比较大，抑制了材料变形过程中大分子链的塑性滑移;软段主要由聚酯多元醇或聚醚多元醇等线性分子组成，因此能够进行较大的形变.一般情况下，在温度增加到软段的转变温度之上时形状记忆聚氨酯材料处于高弹态,而且软段微观布朗运动的加剧，致使材料容易变形，此时因为硬段还处于玻璃态，所以阻止了分子链滑移的同时产生了一个内部的回弹力；当温度从冷却的温度增加到软段的转变温度以上时，硬段储存的应力释放，进而导致了材料能够回复到初始形变。

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。

高分子材料的形状记忆性能研究形状记忆材料是一类具有特殊性能的材料，在受到外界刺激时能够回复其原有形状。

这一特性在许多领域都有潜在应用，例如医疗、电子、航空航天等。

而高分子材料是一类常见的形状记忆材料，其研究一直备受关注。

本文将探讨高分子材料的形状记忆性能，以及相关研究进展和应用前景。

1. 形状记忆材料的原理形状记忆材料具有两个基本状态：一是其正常状态，也称为高温状态，该状态下材料保持着其所具有的原始形状；二是其特殊状态，也称为低温状态，该状态下材料会发生一定程度的形状变化。

形状记忆材料的形状记忆性能主要依赖于两种基本原理：热致形状记忆效应和应力驱动形状记忆效应。

2. 高分子材料的形状记忆性能高分子材料是一类具有长链结构的聚合物材料，其形状记忆性能主要通过调控其结构和组成来实现。

高分子材料的形状记忆性能可以通过改变温度、应力或其他外界刺激来实现形状的转变和恢复。

具体而言，高分子材料的形状记忆性能可以通过以下几个方面来评价和研究：转变温度、形状记忆率、形状恢复速度和循环稳定性。

3. 影响高分子材料形状记忆性能的因素在研究高分子材料的形状记忆性能时，有许多因素会对其性能产生影响。

其中，材料的结构和组成是最为重要的因素之一。

高分子材料的结构可以通过控制聚合物的交联度、分子量以及交联点的类型和密度来实现对形状记忆性能的调控。

此外，材料的加工方法、处理过程、外界刺激等也会对形状记忆性能产生影响，因此需要对这些因素进行精确控制和研究。

4. 高分子材料形状记忆性能的研究进展高分子材料的形状记忆性能一直备受研究者的关注。

近年来，许多新型材料和制备方法被提出和应用于高分子材料的形状记忆性能研究中。

例如，利用纳米颗粒增强材料的形状记忆性能，通过界面改性增加材料的形状恢复速度等。

这些研究为高分子材料的形状记忆性能提供了新的途径和思路。

5. 高分子材料形状记忆性能的应用前景高分子材料的形状记忆性能在众多领域具有广阔的应用前景。

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。

高分子材料的形状记忆性能研究与应用1. 引言高分子材料是一类具有特殊性能和应用前景的材料，其中形状记忆性能是引人注目的特征之一。

形状记忆性是指材料通过外部触发，能够从一种初始形状迅速回复到具有预设形状的能力。

与传统的材料相比，高分子材料的形状记忆性能具有许多优势，如材料的轻量化、可重复使用性等。

因此，研究与应用高分子材料的形状记忆性能具有重要的科学和实际意义。

2. 形状记忆原理高分子材料的形状记忆性能是基于其特殊的分子结构和热力学性质实现的。

一般来说，高分子材料通过控制温度、电场、光照等外部刺激，使其分子结构发生变化，从而实现形状记忆性能。

其中，形状记忆效应的实现主要依赖于高分子材料中的交联度、分子链的切断和重连接以及聚合物链的运动等过程。

3. 形状记忆性能研究在高分子材料的形状记忆性能研究中，主要包括材料的形状记忆效应机制、形状记忆行为的表征与分析方法以及形状记忆性能的调控与优化等方面。

通过对不同类型高分子材料的形状记忆性能进行研究，可以深入了解其作用机制，并为材料的合成和应用提供理论指导和实验基础。

4. 形状记忆性能应用高分子材料的形状记忆性能在许多领域具有广泛的应用前景。

例如，在医学领域，可以利用高分子材料的形状记忆性能制备可移植的组织工程支架；在航空航天领域，可以利用形状记忆材料设计制造高效的飞机构件；在智能材料和机器人领域，可以利用形状记忆材料制造可编程、可自主移动的智能器件；在电子领域，可以利用形状记忆材料制造灵活的电子器件等。

这些应用将大大推动传统材料科学的发展，并在生活和工业生产中发挥重要作用。

5. 发展与挑战虽然形状记忆高分子材料具有许多优点和潜在应用，但是其研究与应用仍然面临一些挑战。

例如，在形状记忆材料的合成和制备过程中，需要考虑材料的可调控性和可持续性等问题；在形状记忆性能的调控和优化过程中，需要考虑材料的力学性能和稳定性等问题。

此外，形状记忆高分子材料的商业化应用还需要克服生产成本、制备工艺和市场需求等方面的限制。

高分子材料的形状记忆性能研究近年来，高分子材料的形状记忆性能一直受到广泛关注。

形状记忆性能是指在受到外界刺激后，高分子材料能够自动恢复到其原始形状的能力。

这种记忆能力使得高分子材料在许多领域都有着广泛的应用前景，如人工智能、生物医学工程和可穿戴设备等。

形状记忆性能的研究主要涉及到两个方面：首先是高分子材料的记忆效应。

高分子材料的形状记忆机制是由其特殊的结构决定的。

大多数高分子材料都是由线性或交联聚合物链组成的，当受到外界温度、光线或电场等刺激时，高分子材料的分子链会经历某种结构转变，从而改变材料的形状。

当外界刺激消失时，高分子材料又会自动恢复到原来的形状。

这种形状记忆效应是由于高分子材料的内部结构发生了可逆性改变。

第二个方面是高分子材料的形状记忆机理。

形状记忆机理主要包括两种类型：一种是热致形状记忆，另一种是光致形状记忆。

热致形状记忆是指高分子材料在恢复原状时，利用外界的温度变化来驱动分子链的结构恢复。

光致形状记忆则是通过外界的光线刺激实现形状的恢复。

这两种形状记忆机理有着不同的优缺点和应用范围，研究人员正在不断深入探索它们的机制，并提出更加高效的方法。

形状记忆性能的研究还面临一些挑战。

首先是高分子材料的制备。

高分子材料的形状记忆性能需要通过合成合适的聚合物来实现。

为了达到理想的形状记忆性能，研究人员需要精确控制聚合物的结构和分子链的排列方式。

其次是形状记忆性能的稳定性问题。

由于高分子材料的形状记忆性能是由分子链结构的可逆变化决定的，因此在长时间使用或多次形状转变后，高分子材料的形状记忆性能可能会出现衰退或丢失的情况。

针对这个问题，研究人员正在尝试将形状记忆性能与其他物理性能相结合，以提高材料的稳定性。

高分子材料的形状记忆性能研究不仅局限于实验室的理论探索，还涉及到许多实际应用。

例如，在可穿戴设备中，形状记忆材料能够根据人体的形态变化，自动调整设备的形状，提供更好的舒适度和适配性。

在生物医学工程领域，形状记忆材料可用于制作人工血管、智能药物释放系统等，以实现更加精确和有效的治疗。

形状记忆型高分子原理和制备方法总结形状记忆型高分子材料是一种可以在外界刺激下发生可逆性形状变化的材料。

其原理是利用高分子材料的柔性链段可以在外界刺激下发生可逆性变形，从而实现形状记忆效应。

本文将对形状记忆型高分子材料的原理和制备方法进行详细总结。

形状记忆效应的原理主要基于高分子链段的弹性特性。

高分子材料的链段通常由刚性段和柔性段组成。

刚性段之间的连接点可以通过外界刺激由不稳定的高能态转变为稳定的低能态，从而导致高分子链段的形态变化。

形状记忆型高分子材料是在其中一种外界刺激下能够发生可逆性形状变化的高分子材料。

形状记忆效应的刺激方式可以分为热刺激和光刺激两种。

最常见的是热刺激方式，即通过加热来实现高分子链段的形变。

形状记忆材料通常会在两个不同的温度下存在两种稳定的形态，即低温形态和高温形态。

在低温下，高分子链段处于较为刚性的状态，如果给予一些外界力，高分子链段就会发生可逆性形变。

当将材料加热到高温时，高分子链段变得足够柔软，通过外界力的作用，高分子链段可以回复到最初的形状。

制备形状记忆型高分子材料的方法有很多种，以下列举了几种常见的方法。

1. 反应缩聚法（polymer-analogue method）：通过反应缩聚法可以制备出具有形状记忆效应的高分子材料。

具体方法是在反应缩聚体系中引入刚性链段和柔性链段，通过控制反应的条件和体系成分，可以得到具有形状记忆效应的高分子材料。

2. 共聚物法（copolymerization method）：共聚物法制备形状记忆型高分子材料是一种常见的方法。

通过共聚物法可以在高分子链段中引入刚性链段和柔性链段，从而实现形状记忆效应。

此外，还可以通过在共聚物结构中引入交联点来增强材料的形状记忆性能。

3. 在线法（online method）：在线法是一种将刚性链段和柔性链段分别引入高分子体系中的方法。

通过将刚性链段与柔性链段交融在一起，可以制备具有形状记忆效应的高分子材料。

1、形状记忆高分子定义形状记忆高分子（Shape Memory Polymer）SMP材料是指具有初始形状的制品，在一定的条件下改变其初始形状并固定后,通过外界条件（如热、光、电、化学感应）等的刺激，又可恢复其初始形状的高分子材料。

2、记忆的过程SMP记忆过程主要描述如下的循环过程：2.1引发形状记忆效应的外部环境因素：物理因素：热能，光能，电能和声能等。

化学因素：酸碱度，螯合反应和相转变反应等。

2.2 状记忆高分子分类故根据记忆响应机理，形状记忆高分子可以分为以下几类:1）热致感应型SMP2）光致感应型SMP3）电致感应型SMP4）化学感应型SMP3、高分子的形状记忆过程和原理3.1形状记忆聚合物的相结构3.2产生记忆效应的内在原因需要从结构上进行分析。

由于柔性高分子材料的长链结构，分子链的长度与直径相差十分悬殊，柔软而易于互相缠结，而且每个分子链的长短不一，要形成规整的完全晶体结构是很困难的。

这些结构特点就决定了大多数高聚物的宏观结构均是结晶和无定形两种状态的共存体系。

如PE，PVC等。

高聚物未经交联时，一旦加热温度超过其结晶熔点，就表现为暂时的流动性质，观察不出记忆特性；高聚物经交联后，原来的线性结构变成三维网状结构，加热到其熔点以上是，不再熔化，而是在很宽的温度范围内表现出弹性体的性质，如下图所示。

3.3 形状记忆过程4、热致感应型形状记忆高分子定义：在室温以上一定温度变形并能在室温固定形变且长期存放，当再升温至某一特定响应温度时，能很快恢复初始形状的聚合物。

这类SMP一般都是由防止树脂流动并记忆起始态的固定相与随温度变化的能可逆地固化和软化的可逆相组成。

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。

生物医用形状记忆高分子材料摘要：形状记忆聚合物作为一种智能材料，已经在生物医用领域显示出了巨大的应用前景。

基于形状记忆聚合物材料的原理，组成和结构可以设计兼具生物降解性、生物相容性等多种功能的新型智能材料。

本文综述了三种典型的生物降解性形状记忆聚合物材料(聚乳酸、聚己内酯、聚氨酯)的发展，从结构上对三种形状记忆聚合物进行了分类讨论，详细分析了不同种类聚合物形状记忆的机理、形状变化的固定率和回复率、回复速率等，并介绍了一些形状记忆聚合物材料在生物医学中的应用。

最后对医用形状记忆聚合物未来发展进行了展望：双程形状记忆聚合物及体温转变形状记忆材料将会受到研究者的重点关注。

关键词：生物医用；形状记忆聚合物；聚乳酸；聚己内酯；聚氨酯形状记忆聚合物(shape memory polymers)是一类具有刺激-响应的新型智能高分子材料，其能感知外界环境变化，并对外界刺激做出响应，从而自发调节自身状态参数恢复到预先设计的状态[1]。

兼具生物相容性和生物降解性的SMPs已经在微创外科手术[2,3]、血管支架[4,5]、骨组织的固定[6,7]、可控药物缓释[8,9]、血栓移除[10]中得到了应用。

本文详细讨论了聚乳酸基、聚己内酯基和聚氨酯基三种最常见的生物降解形状记忆聚合物的研究状况。

1 聚乳酸基形状记忆聚合物聚乳酸类材料是一种典型的生物医用材料，具有良好的生物相容性和生物降解性，小分子降解产物能通过体内代谢排出体外[11]。

按照形状记忆聚乳酸的分子结构可将其分为聚乳酸共聚物，聚乳酸共混物和聚乳酸基复合材料三类。

1.1 聚乳酸共聚物纯的聚乳酸材料脆而硬，亲水性差，强度高但其韧性较差，极大地限制了其在生物医学领域中的应用[12]。

在聚乳酸基体中引入第二单体形成聚乳酸基共聚物，能显著地改善其性能。

通过调节PLA与其他单体的比例，可以得到韧性好、降解速率可调，力学性能优异的共聚形状记忆聚乳酸材料[13,14]。

聚己内酯(PCL)[15-17]和聚乙醇酸(PGA)[18]是聚乳酸基形状记忆聚合物常用共聚单元，此外对二氧环酮[19,20]，乙交酯[19]与PLA的共聚物也能表现出形状记忆性能。

形状记忆高分子材料的研究进展摘要：本篇文章首先简述了形状记忆高分子材料的记忆机理，然后综述了形状记忆高分子材料的分类、制造原料、应用现状及展望应用前景。

关键词：形状记忆高分子；高分子材料；分类；应用；发展趋势1.概述形状记忆高分子(Shape Memory Polymer，简写为SMP)在特定条件下具有特定的形状，随外部条件的变化，其形状相应地改变并固定。

当外部环境再一次规律性地变化时，SMP便恢复到初始态。

至此，SMP循环完成记忆初始态——变形固定态——恢复初始态。

促使SMP完成上述循环的外部条件有热能、光能、电能、声能等物理因素和酸碱度、螯合反应、相变反应等化学因素[3-4]。

形状记忆高分子或形状记忆聚合物作为一种功能性高分子材料，是高分子材料研究、开发、应用的一个新分支，与其他功能材料相比，原料充足，品种多，回复温度等条件范围宽；形变量大，质轻耐用，易包装运输，应用范围广泛；易加工，易赋形，能耗低；价格便宜，仅是金属形状记忆合金的1％；耐腐蚀，电绝缘性强，保温效果好[4]。

2.SMP的记忆机理形状记忆高分子材料(SMP)的记忆机理，可以从分子结构及其相互作用的机理方面加以解释。

1989年，石田正雄认为，具有形状记忆性能的高分子可看作是两相结构，即由记忆起始形状的固定相和随温度变化能的可逆的固化和软化的可逆相组成。

可逆相为物理铰链结构，而固定相可分为物理铰链结构和化学铰链结构，以物理铰链结构为固定相的称为热塑性SMP，以化学铰链结构为固定相的称为热固性SMP[1]。

徐修成认为固定相的作用是对于成形制品原始形状的记忆与回复，而可逆相的作用则是形变的发生与固定。

固定相可为聚合物的交联结构、部分结晶结构、超高分子链的缠绕等结构。

可逆相可以是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)的相构。

在高分子形状记忆材料中，由于聚合物分子链间的交联作用，这就是材料中固定相的作用束缚了大分子的运动，表现出材料形状记忆的特性。

基于结晶高分子的形状记忆材料及其性能研究基于结晶高分子的形状记忆材料及其性能研究形状记忆材料具有在不同外界刺激下能够实现形状变化并以记忆状态恢复的特性，因而被广泛应用于医疗、航空航天、机电等领域。

而基于结晶高分子的形状记忆材料由于其稳定性和可调控性优势，成为近年来备受研究者关注的热点。

一、结晶高分子形状记忆材料的原理结晶高分子形状记忆材料是利用高分子材料具有形状记忆特性，并通过结晶相改善其机械性能和稳定性。

这类材料通常由线性高分子和交联剂构成，通过在高分子网络中形成结晶相，实现形状变化和恢复。

以聚丙烯酸晶体为例，聚丙烯酸作为线性高分子，其具有形状变化的功能性基团。

通过交联剂和聚丙烯酸分子结合，形成网络结构。

当聚丙烯酸晶体受到温度、湿度等外界刺激时，晶体中的结晶相破坏，导致材料形状发生变化。

而在外界刺激消失后，聚丙烯酸重新形成结晶相，从而恢复原始形状。

二、结晶高分子形状记忆材料的性能研究1. 形状记忆特性采用差示扫描量热仪（DSC）和拉伸实验等方法，研究不同温度和湿度条件下结晶高分子形状记忆材料的形状变化和恢复速度。

研究结果表明，形状记忆材料在特定温度和湿度条件下具有良好的形变性能和形状恢复速度。

2. 结晶相结构采用X射线衍射仪（XRD）等方法，研究结晶高分子形状记忆材料的结晶相结构。

研究发现，结晶相的形成与高分子链的排列方式有关，可以通过调控结晶相结构来改变材料的形状记忆性能。

3. 机械性能通过拉伸实验、动态力学分析等方法，研究结晶高分子形状记忆材料的力学性能。

结果显示，结晶相的存在能够显著提高材料的强度、韧性和耐久性。

4. 环境响应性能研究结晶高分子形状记忆材料在不同环境条件下的性能响应，如湿度、溶剂等。

研究发现，结晶相的形成和破坏与环境因素的相互作用密切相关，可以通过调整环境条件来改变材料的形状变化和恢复。

三、结晶高分子形状记忆材料的应用前景基于结晶高分子的形状记忆材料在医疗、航空航天、机电等领域具有广泛的应用前景。

形状记忆高分子材料20世纪60年代初，英国科学家A.Charlesby在其所著的《原子辐射与聚合物》中，首次报道了经辐射交联后的聚乙烯具有记忆效应。

当时这种发现并没有引起人们的足够的重视。

随后美国国家航空航天局（NASA）考虑其在航空航天领域的潜在应用价值，对不同牌号的聚乙烯辐射交联后的记忆特性又进行了研究，证实了辐射交联聚乙烯的形状记忆性能。

70年代末到80年代初，美国Raychem，RDI(Radiation Dynamics Inc.)公司进一步将交联聚烯烃类形状记忆聚合物商品化，广泛应用于电线电缆，管道的接续与防护，至今F系列战斗机，Boeing飞机上的电线接续与线挽仍在广泛使用这类记忆材料。

此外，国内长春应化所，西北核技术研究所等单位80年代后期以来也有研究和生产。

因此，形状记忆材料以其独特的性能引起了人们极大的兴趣。

所谓形状记忆高分子材料，是指具有初始形状的高分子物体经形变并固定之后，经过加热等外部条件刺激手段的处理又可使其恢复初始形状的高分子材料。

外部条件除热能外，还可是光能、电能等物理因素及酸碱度、相转变反应和螯合反应等化学因素。

通过这些外加刺激，触发材料作出响应，从而改变材料的技术参数，诸如形状、位置、应变、硬度、频率、摩擦和动态或静态特征等。

由于形状记忆材料具有优异的性能，诸如形状记忆效应、高回复形变、良好的抗震性和适应性，以及易以线、颗粒或纤维的形式与其他材料结合形成复合材料等，使其发展越来越受到重视。

形状记忆高分子或形状记忆聚合物(SMP，ShapeMemoryPolymer)作为一种功能性高分子材料，是高分子材料研究、开发、应用的一个新分支，并且由于形状记忆高分子与纺织材料具有相容性，在纺织、服装以及医疗护理产品中具有潜在应用优势。

1 形状记忆高分子材料种类、结构和性能1.1 形状记忆高分子材料种类形状记忆高分子材料根据其形状回复原理可分为：热感应SMP，电致感应型SMP，光致感应型SMP，化学感应型SMP等，热致型SMP：在室温以上变形，并能在室温固定形变且可长期存放，当温度再升至某一特定响应温度时，制件能很快回复初始形状的聚合物。

聚氨酯形状记忆高分子材料制备技术聚氨酯形状记忆高分子材料是一种具有特殊性能的材料，它能够在经历形变后恢复到其原始形状。

这种材料广泛应用于医疗、航空航天、汽车等领域。

本文将介绍聚氨酯形状记忆高分子材料的制备技术及其应用。

聚氨酯形状记忆高分子材料的制备过程主要包括聚合反应、形状记忆性能的调控和后处理等步骤。

聚合反应是制备聚氨酯形状记忆高分子材料的关键步骤。

聚合反应通常通过两种原料的反应来实现，一种是异氰酸酯，另一种是含有活性氢的多元醇。

在反应过程中，异氰酸酯与多元醇发生缩聚反应，形成聚氨酯链段。

为了使聚氨酯具有形状记忆性能，通常会在反应体系中引入临时交联剂，如丙烯酸等。

这些临时交联剂可以在形状记忆过程中提供额外的弹性。

形状记忆性能的调控是实现聚氨酯形状记忆特性的关键。

形状记忆性能主要取决于聚氨酯的交联度、链段长度和交联方式等因素。

交联度的增加可以提高聚氨酯的强度和刚性，但会降低其形状记忆性能。

链段长度的增加有助于增强聚氨酯的柔软性和延展性，从而提高形状记忆效果。

此外，通过调整交联方式，如物理交联和化学交联的比例，可以进一步调控聚氨酯的形状记忆性能。

后处理是制备聚氨酯形状记忆高分子材料的重要步骤。

后处理主要包括热处理和形状记忆性能测试。

热处理是为了使聚氨酯形状记忆高分子材料得到固化和形状记忆效果的激活。

形状记忆性能测试是通过加热和冷却等过程来评估材料的形状记忆效果。

通常会使用热机械分析仪等设备对材料的形状记忆性能进行定量分析。

聚氨酯形状记忆高分子材料具有许多优异的性能和广泛的应用领域。

首先，由于其形状记忆性能，它可以被用于制造具有自修复功能的材料，如自修复涂层和自修复塑料。

其次，聚氨酯形状记忆高分子材料还可以应用于医疗领域，如制造可缩小体内器械和可缩小植入物等。

此外，它还可以被用于制造自动开合的阀门和开关等自动控制装置。

聚氨酯形状记忆高分子材料的制备技术是一项复杂而有挑战性的工作。

通过聚合反应、形状记忆性能的调控和后处理等步骤，可以制备出具有优异性能的材料。

形状记忆高分子材料的发展及应用概况一、本文概述形状记忆高分子材料（Shape Memory Polymers, SMPs）是一类具有独特形状记忆效应的智能材料，能够在受到外界刺激（如温度、光照、电场、磁场等）时，恢复其原始形状。

自上世纪90年代开始，随着材料科学和工程技术的不断进步，形状记忆高分子材料得到了快速发展，并在航空航天、生物医疗、汽车制造、智能传感器等领域展现出广阔的应用前景。

本文旨在全面概述形状记忆高分子材料的发展历程、基本原理、性能特点以及当前的应用概况，以期为相关领域的科研工作者和工程师提供参考和启示。

在发展历程方面，本文将介绍形状记忆高分子材料的起源、发展阶段和当前的研究热点。

在基本原理方面，将重点阐述形状记忆高分子材料的形状记忆效应产生的机制，包括交联网络结构、可逆物理/化学交联、热膨胀系数等。

在性能特点方面，将总结形状记忆高分子材料的优点和局限性，如形状恢复速度快、可重复性好、加工性能好等，以及其在高温、高湿等恶劣环境下的稳定性问题。

在应用概况方面，将详细介绍形状记忆高分子材料在航空航天、生物医疗、汽车制造、智能传感器等领域的具体应用案例，并分析其未来的发展趋势和市场前景。

通过本文的综述，读者可以全面了解形状记忆高分子材料的最新研究进展和应用现状，为相关领域的科研和产业发展提供有益的参考。

二、形状记忆高分子材料的分类形状记忆高分子材料（Shape Memory Polymers, SMPs）是一类具有独特“记忆”形状功能的智能材料。

它们能够在外部刺激（如温度、光照、电场、磁场或pH值变化等）的作用下，从临时形状恢复到其原始形状。

根据恢复机制的不同，形状记忆高分子材料可以分为以下几类：热致型形状记忆高分子材料：这类材料利用热响应来触发形状记忆效应。

它们通常包含两个或多个具有不同玻璃化转变温度（Tg）的组分，通过加热到特定温度，材料能够从一个临时形状恢复到原始形状。

这类材料在航空航天、医疗器械和智能织物等领域具有广泛的应用前景。