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形状记忆材料的研究与应用形状记忆材料是一种新型的智能材料，它可以通过外力或温度变化来改变形状，并保持这种新形状，直到再次受到刺激恢复原状。
这种材料被广泛应用于医学、机械工程、电子学、航空航天等领域，为人类的发展带来了巨大的贡献。
形状记忆材料的来源形状记忆材料最初是由NASA的科学家发现的，他们发现镍钛合金的变形过程中有独特的记忆效果。
在进行一系列测试之后，他们发现这是由这种合金的微结构所决定的。
这项发现启发了科学家进一步探究这种材料的性质，并在后来的研究中发展了许多新的形状记忆材料。
形状记忆材料的原理形状记忆材料的主要原理是“相变记忆效应”，即在材料在变形过程中不断产生内部应力能，当材料被重新变回原来的形状时，这部分能量将被释放出来。
形状记忆材料的另一个重要特性是“变形记忆效应”，即当材料被变形时，它可以“记住”这种新形状，并在受到刺激时恢复原状。
形状记忆材料的应用医学领域形状记忆材料在医学领域中有着广泛的应用，例如使用于血管支架、心脏助辑器等医疗器械中。
这些医疗器械可以通过体内温度的变化自动进行形状变化，以适应人体的不同情况，从而实现更有效的治疗效果。
机械工程领域形状记忆材料在机械工程领域中也有着广泛的应用，例如使用于自适应尺寸组件、能量吸收器等机械部件中。
这些机械部件可以通过外力的作用来变形，从而适应不同的工作环境。
例如在汽车碰撞时，形状记忆材料可以吸收能量，保护乘客的生命安全。
电子学领域形状记忆材料在电子学领域中的应用比较新颖，例如在电池、传感器、微机器人中应用。
这些电子器件可以通过形状记忆材料的形状改变，来实现更灵活、更智能的功能，例如微机器人可以通过变形来穿过微型管道，进而实现内窥镜检查等操作。
航空航天领域形状记忆材料在航空航天领域中的应用主要体现在飞行器的结构与外形设计上。
例如在航空器的外壳材料中，形状记忆材料可以实现自主调节，适应不同的飞行速度、飞行高度等环境条件，从而实现更好的飞行效果。
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。
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。
形状记忆聚合物的研究及其应用第一章绪论形状记忆聚合物是一种具有记忆性能的高分子材料，其可以产生可逆变形行为，具有广泛的应用前景。
本文将介绍形状记忆聚合物的研究进展以及其在各领域中的应用。
第二章形状记忆聚合物的研究形状记忆聚合物是一种由特殊的聚合物基质构成的高分子材料。
它的形状可随着溶剂、温度、电场、光等外部条件的变化产生可逆性的变形。
因此，它拥有一定的智能性，被广泛应用于各个领域。
形状记忆聚合物的主要结构包括线性结构、交联结构、网络结构等，其中交联结构和网络结构更加适合形状记忆应用，因为它们具有更好的弹性和形变能力。
形状记忆聚合物的形状记忆效应是由聚合物链的编织结构和交联结构、结晶性、形态等在加热或冷却过程中的相变引起的。
在这个过程中，形状记忆聚合物中的链和交联点会进行可逆的位移和旋转，从而产生可逆的形变。
此外，形状记忆聚合物还具有形状记忆材料的其他特征，如自修复性能，自润滑性能等。
形状记忆聚合物的研究主要包括材料的合成、结构与性质的表征以及应用研究等。
近年来，科学家们通过改变聚合物材料的交联结构、晶态结构以及形态结构等方面的调控，成功地提高了形状记忆聚合物的响应速度、形变能力、热稳定性等性能，发展了一系列新的高性能形状记忆聚合物。
第三章形状记忆聚合物的应用形状记忆聚合物具有卓越的应用前景，广泛应用于医学、航天航空、建筑等领域。
3.1 医学领域在医学领域中，形状记忆聚合物可以应用于生物修复和医疗器械等方面。
例如，可以将形状记忆聚合物作为缝合线，将其置放在组织器官中，随着体内温度的变化而进行形态修复和固定。
此外，可以将形状记忆聚合物应用于医疗器械的制造，如形状记忆聚合物支架、人工骨等材料，具有优异的生物相容性和形变能力。
3.2 航天航空领域形状记忆聚合物可以应用于航天航空领域的机构调整、形状变化等方面。
例如，可以将形状记忆聚合物用于飞机机身的气动调整装置、发动机变形处理手段等工程中。
3.3 建筑领域形状记忆聚合物可以应用于建筑领域中的防震减灾、隔音降噪等方面。
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。
铁基形状记忆合金材料的研究进展铁基形状记忆合金材料作为一类具有巨大应用潜力的新型功能材料，近年来备受关注。
本文将介绍铁基形状记忆合金材料的研究进展，重点探讨其性能特点、制备方法以及应用前景。
一、性能特点铁基形状记忆合金材料具有独特的性能特点，使其在各个领域都有广泛的应用前景。
1. 形状记忆效应铁基形状记忆合金材料能够在受到外部刺激时发生可逆的形状变化，具备良好的形状记忆效应。
这一特点使得这类材料在机械领域、电子领域等多个领域都具备广泛的应用前景。
2. 良好的机械性能铁基形状记忆合金材料具有较高的强度和韧性，能够承受较大的外部载荷。
这种优异的机械性能使得该材料在航空航天、汽车制造等领域具备广泛的应用潜力。
3. 耐腐蚀性能铁基形状记忆合金材料具备良好的抗腐蚀性能，能够在恶劣环境下保持稳定的性能。
这使得该材料在海洋工程、化工等领域的应用具备优势。
二、制备方法铁基形状记忆合金材料的制备方法有多种多样，包括传统的熔融法、粉末冶金法以及近年来逐渐兴起的激光选区熔化法等。
1. 熔融法熔融法是最早被应用于铁基形状记忆合金材料制备的方法之一。
通过将合金原料加热至熔融状态，然后迅速冷却，得到具有形状记忆特性的铁基合金材料。
2. 粉末冶金法粉末冶金法以粉末合金为原料，通过粉末混合、成型、烧结等工艺制备出铁基形状记忆合金材料。
这种方法制备的材料具有较高的纯度和均匀的成分分布。
3. 激光选区熔化法激光选区熔化法是近年来兴起的一种新型制备方法。
该方法利用激光束在合金表面进行局部熔化，形成高温区域和低温区域，进而得到具有形状记忆特性的铁基合金材料。
三、应用前景铁基形状记忆合金材料由于其独特的性能特点，在多个领域都有着广泛的应用前景。
1. 机械领域铁基形状记忆合金材料在机械领域具备广泛的应用潜力。
例如，在航天航空领域，可以将其应用于发动机零件、伸缩机构等；在汽车制造领域，可以将其用于刹车系统、防盗系统等。
2. 电子领域铁基形状记忆合金材料在电子领域的应用也十分广泛。
高分子材料形状记忆性能研究报告摘要：本研究报告旨在对高分子材料的形状记忆性能进行深入研究。
通过实验和分析，我们探讨了高分子材料形状记忆性能的机制、特性以及应用前景。
研究结果表明，高分子材料的形状记忆性能在多个领域具有广泛的应用潜力。
1. 引言高分子材料作为一种重要的材料类别，具有广泛的应用领域。
其中，形状记忆性能是高分子材料的一项重要特性，其能够在外界刺激下恢复到其原始形状。
形状记忆材料的研究对于开发智能材料和制造可调控结构具有重要意义。
2. 形状记忆性能的机制高分子材料的形状记忆性能主要基于其特殊的结构和性质。
通过控制高分子链的交联程度和取向，可以实现形状记忆效应。
形状记忆材料的形状转变通常发生在两个阶段，即相变和恢复。
相变阶段是通过外界刺激引发高分子材料结构的改变，而恢复阶段则是通过内部能量释放实现形状恢复。
3. 形状记忆材料的特性形状记忆材料具有多种特性，包括形状记忆效应、可逆性、稳定性等。
形状记忆效应是指材料在外界刺激下能够恢复到其原始形状的能力。
可逆性是指形状记忆效应可以多次循环发生，而不会损害材料的性能。
稳定性是指形状记忆效应在长期使用和环境变化下的稳定性能。
4. 形状记忆材料的应用前景形状记忆材料在多个领域具有广泛的应用前景。
在医学领域，形状记忆材料可以应用于支架、缝合线和药物释放系统等。
在航空航天领域，形状记忆材料可以用于制造可调控结构和自修复材料。
在纺织品领域，形状记忆材料可以用于制造具有变形功能的服装和纺织品。
5. 结论通过对高分子材料形状记忆性能的研究，我们得出了以下结论：高分子材料的形状记忆性能在多个领域具有广泛的应用潜力；形状记忆材料的机制主要基于其特殊的结构和性质；形状记忆材料具有形状记忆效应、可逆性和稳定性等特性。
我们相信，进一步的研究和开发将推动形状记忆材料在各个领域的应用和发展。
致谢：感谢所有参与本研究的人员和机构的支持和帮助。
附录：本研究所使用的实验方法和数据详见附录部分。
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。
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。
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。
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。
形状记忆高分子材料在自拆卸构件中的应用进展摘要：形状记忆高分子材料是一种新型刺激相应型智能材料。
本文首先介绍了形状记忆高分子材料的形状记忆效应及其产生该效应的分子机理；并探讨形状记忆高分子材料在自拆卸构件中的应用。
同时，展望了其在自拆卸构件设计、应用中的发展趋势。
关键词：高分子材料形状记忆效应自拆卸形状记忆高分子材料（SMP,Shape Memory Polymer）是一种新型的智能材料（Intelligent material），它能感知外部刺激，从而恢复自身形状的功能材料。
形状记忆高分子材料种类繁多，用途广泛，其应用在商品防伪、医疗卫生、航空航天等不同领域。
形状记忆高分子材料具有形变量大、赋形容易、形状恢复温度易于调整、电绝缘性好等优点[1]；且易于制备具有形状记忆性能的复合物。
现在，电子产品（如智能手机等）的升级、换代越来越快。
废弃电子产品的回收、处理问题日益突出。
废弃电子产品中，含有很多重金属，对环境的潜在危害巨大。
垃圾的收集、分类耗费大量的人力、物力；在人力成本大大增加的当下，发展能够自拆卸的构件、器件甚至产品将大大缓解这个问题。
形状记忆高分子材料具有的回复自身初始形状的特性，使其在自拆卸构件的设计上具有很大的潜力。
本文在讨论形状记忆高分子材料形状记忆效应的基础上，对形状记忆材料在设计、制造自拆卸构件中的应用进行了综述。
1 形状记忆高分子材料的记忆效应及其机理1.1 形状记忆效应形状记忆材料是一种刺激、响应型的功能材料。
这类材料能够“记住”自己的初始形状。
形状记忆效应就是指材料在外界的刺激下，能够改变自身的形状并回复初始形状。
不同的材料可以根据外部环境产生的不同刺激（如热、磁、光、化学等），回复自身的初始形状。
如果在加热的情况下，回复自身的初始形状，则称之为热驱动的形状记忆效应或热致形状记忆效应。
以此类推，可以产生磁致、光致、化学驱动的形状记忆效应。
1.2 形状记忆高分子材料的形状记忆机理Huang等提出：可以将形状记忆高分子材料看成由两相组成，一相为固定相，另一相为可转变相。
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。
并且，由于可逆相在转变温度T g(材料达到玻璃态与橡胶态时的临界温度)会发生软化一硬化可逆变化，材料才可能在T g以上变为软化状态，当施加外力时分子链段取向，使材料变形。
当材料被冷却至Tg以下，材料硬化、分子链段的微布朗运动被冻结、取向的分子链段被固定，使得材料定型。
当成形的材料再次被加热时，可逆相结晶熔融，材料发生软化，分子链段取向逐渐消除了，材料又恢复到了原始形状[2]。
从这个理论出发，就可以解释为什么凡是既具有固定相又具有可逆相结构的聚合高分子材料，都可显示出一定的形状记忆特性[2]。
3.分类及主要应用领域形状记忆高分子材料(SMP)根据形状回复原理可分为4类，分别为热响应型、电\磁响应型、光响应型、化学感应型。
热响应型形状记忆高分子形变温度控制简单实用，制备简便，是目前形状记忆高分子研究和开发中最为活跃的领域，特别是形状记忆纤维的开发利用，推动了纺织业的发展。
电\磁响应型主要用于电子通讯及仪器仪表等领域，如电子集束管、电磁屏蔽材料等。
光响应型主要用作印刷材料、光记录材料、“光驱动分子阀”和药物缓释剂等。
化学感应型材料用于蛋白质或酶的分离膜、“化学发动机”等特殊领域。
4.制造SMP的原料[3-4]4.1反式聚异戊二烯未经交联的反式聚异戊二烯为结晶的热塑性聚合物，没有形状记忆效应。
但是经硫磺或过氧化物交联得到的具有化学交联结构的反式聚异戊二烯，在熔点以上时，就表现出明显的形状记忆效应。
通过物料配比、硫化程度及添加物可调节形状记忆效果与回复温度。
其特点是形变快速、回复力大、回复精度高，但耐热性和耐候性差。
4.2交联聚乙烯通过物理交联或化学交联方法，使大分子链交联成网状结构作为固定相，以结晶的形成和熔融作为可逆相，形状记忆效应响应温度在110～130℃。
交联后的耐热性、力学性能和物理性能有了明显的改善，并且由于交联，分子间的键合力增大，阻碍了结晶，从而提高聚乙烯的耐常温收缩性和透明性。
4.3聚氨酯形状记忆聚氨酯是目前研究的最为广泛而具体的一类形状记忆高分子材料。
这类聚合物具有良好的生物相容性和力学性能，通过调节各组分的组成和配比，可以得到具有不同转变温度的材料。
聚氨酯通常由多异氰酸酯、聚醚或聚酯，以及扩链剂反应而成，但形状记忆聚氨酯对其原料组分均有一定的要求：（1）软链段与硬链段的相分离必须足够充分，相分离程度越高，形状记忆特性越好。
（2）硬链段含量适当，能起到交联点的作用。
（3）软链段应有一定结晶度。
原料分子链应尽量规整，分子量大于2000以上。
4.4凝胶体系将聚氯乙烯皂化，溶液反复提纯并制膜，形成物理凝胶，再用戊二醛引入化学交联键，可制成具有形状记忆功能的化学凝胶；将丙烯酸和丙烯酸正十八烷酯自由基(以AIBN为引发剂)共聚24h，形成具有热响应形状记忆的水凝胶。
4.5聚酯聚酯是大分子主链上含有羰基酯键的一类聚合物。
通过过氧化物交联或辐射交联，也可获得形状记忆功能。
调整聚合物羧酸和多元醇组分的比例，还可制得具有不同响应温度的形状记忆聚酯。
它们具有较好的耐气候性、耐热性、耐油性和耐化学药品性，但耐热水性能不太好。
目前研究较为广泛的聚酯有聚对苯二甲酸乙二酯、聚己内酯和聚乳酸等。
4.6聚降冰片烯由乙烯与环戊二烯开环聚合得到聚降冰片烯无定形聚合物，具有形状记忆功能，玻璃化温度35℃，受热250℃以上时，试样可任意改变形状。
只要环境温度不超过40℃，短时间内回复原状，温度越高回复越快。
4.7其他目前，有关文献报导的具有形状记忆效应的聚合物还有环氧树脂、苯乙烯与丁二烯共聚物、乙烯一醋酸乙烯共聚物、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、γ辐射交联的聚乙烯甲基醚的水溶液等。
5.SMP的应用现状[3-4]与形状记忆合金相比较而言，形状记忆高分子材料的研究历史不长，但由于其具有质轻价廉、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，目前已在医疗器材、包装材料和汽车等领域广泛应用。
SMP主要用途简要介绍如下：（1）热收缩连结材料。
包括异径管和紧固销钉材料。
形状记忆高分子材料制备热收缩管，使用时用加热器将膨胀管加热到软化点以上，低于一次成型温度，膨胀管便收缩到初始状态，紧紧包覆在被包物体上。
热收缩管主要用于仪器内线路集合、线路终端的绝缘保护、通讯电缆的接头防水以及钢管线路结合处的防腐保护。
（2）容器外包衬里。
将记忆树脂成型为管状，加热并施以外力使其变为印刷的扁平状，冷却固化后印刷，然后再加热扩大管径，冷却固化后套在容器上，最后加热，使其收缩而紧贴于器壁。
（3）功能纺织面料。
在棉纤维素非晶区内架上高分子桥键，制成防皱、不缩水、免熨烫、可保留衣服平滑度摺痕凹凸位原状的形状记忆棉纤维织物，也可加工成防水透气型织物，其透气性可以根据体温来调节。
（4）生物医学。
聚L一乳酸、聚异戊二烯、聚降冰片烯、聚氨酯以及脂肪族聚酯类等SMP均可以用于骨折固定材料，温控质轻、相容性好、透气、抗菌、可多次使用，是传统石膏类固形材料的理想替代品；牙齿矫形固定材料机械性能良好，回复力持久，应用前景良好；SMP应用于载药系统，可实现药物的缓释和智能控制释放；可降解吸收的智能形状记忆缝合线植人体内可被吸收，不必再行手术取出；SMP微创医疗器械具有高效、快捷、彻底、无毒副作用等优点；SMP 对细胞的生长没有抑制作用的SMP组织工程支架、血液透析器、人工肌肉和器官、肥胖治疗等均显示了潜在的应用前景。
目前，形状记忆高分子材料当中以热收缩管和膜工业产量最大，应用领域最广。
包括聚氯乙烯、聚烯烃类、聚酯类、氟塑料类等，其中聚氯乙烯主要优点是价格便宜。
聚烯烃类可分为通用型和阻燃型两大类，通用型价格便宜，可大量应用于包装工业；阻燃型多用于导弹、火箭、飞机等国防工业。
聚酯类电学性能和机械物理性能优良，广泛应用于电器工业的包封材料。
氟塑料类耐高温、耐老化、耐化学腐蚀，电学性能优异，主要应用于国防尖端工业。
形状记忆聚氨酯弹性体，具有价格低、易成型加工、应用范围广等优点，且原料来源广、配方可自由调整、性能选择范围宽、能满足不同场合的要求。
国外多家公司实现了工业化生产，我国南京大学表面和界面化学工程技术研究中心已成功研制出了形状记忆温度为37℃的体温形状记忆聚氨酯弹性体。
可以采用浇铸法直接制得，也可以采用双螺杆挤出机，先制成颗粒状，再经注射成型制成成品。
6.展望目前，对形状记忆材料的研究才刚刚开始，尚处于初级阶段。
形状记忆高分子材料虽然具有可恢复形变量大、记忆效应显著、感应温度低、加工成型容易、使用面广、价格便宜等优点，但尚存在着许多不足之处。
如形变回复不完全、回复精度低等。
因而，在形状记忆高分子材料的分子设计和复合材料研究等方面．还有待于进一步探索。
另外，应根据现实需要开发新型的形状记忆高分子或对原有的形状记忆高分子有针对性地进行改性[3-4]。
SMP满足生物医学临床上的应用，需具备并进一步提高与机体体温接近的相变稳定性、生物相容性、适度的生物降解性和适宜强度等综合性能。
通过化学改性、深度交联、复合等途径使SMP响应回复条件更好地适合生物体的要求[3]。
生物降解材料，需研发解决降解可控性及高成本问题。
可控性受制于配方，和环境差异[4]。
通过共混、复配及功能组分等多种技术手段开发双向形状记忆及多重可逆性形状记忆复合高分子材料，开发多功能性或通用型的形状记忆高分子材料，使其即有工程技术性能又具有形状记忆功能。
因此，在今后的研究工作中，应充分运用分子设计技术及材料改性技术，努力提高材料的形状记忆性能及综合性能，开发新的材料品种，以满足不同的应用需要。
另外，随着研究的进一步深入，形状记忆聚合物的性能将不断提高，成本不断降低。
形状记忆聚合物作为一种新型的功能性高分子材料，将在医疗器材、包装材料和汽车等领域得到更广泛的应用，并获得良好的经济效益和社会效益。
[1]石田正雄．形状记忆树脂[J]．配管技术,1989,31(8):110-112．[2]徐修成,王诗任,过梅丽,等．EVA的形状记忆功能探讨[J]．北京航空航天大学学报,2000,26(1):1-4．[3]李宁,邓廷昌.形状记忆高分子材料的应用现状和发展趋势[J].甘肃科技,2013,29(15):30-33.[4]胡金莲,杨卓鸿.形状记忆高分子材料的研究及应用[J].印染,2004,03:44-46.。
