聚合物形状记忆材料的研究进展

聚合物形状记忆材料作为一种重要的刺激响应材料,近10年内得到了快速的发展,出现了新的分类方向,机理解释、转变结构和应用。在航空航天、传感制动和生物医药等领域展现了优越的性能,研究成果受到了学术和工业上的极大重视,成为当今最富有活力的研究领域之一。本文全面总结了近期国内外学者对聚合物形状记忆材料的研究进展,阐述了聚合物形状记忆材料的记忆机理及分类和功能应用,并探讨了未来的研究前景和方向,以期为聚合物形状记忆材料的研究提供参考。     

双向形状记忆结晶聚合物及其复合材料的研究进展

形状记忆聚合物是一种典型的智能材料,具有质轻、形变量大、可对多种刺激进行响应等优点.根据形状记忆过程的可逆性进行分类,形状记忆效应可以分为2种:单向与双向形状记忆效应.与不可逆的单向形状记忆过程相比,双向形状记忆过程是可逆的,样品不需要使用者进行再次变形,就可以在原始形状与临时形状之间进行可逆转换,因此其具有极高的实用价值与广阔的应用前景,受到各国研究人员的广泛关注,成为当前的研究热点之一.本文总结了近年来所研究的双向形状记忆结晶聚合物及其复合材料,包括恒外力条件下(外力≠0)的准双向形状记忆结晶聚合物,无外力条件下的双向形状记忆结晶聚合物及其复合材料.具体来说,前者包括在恒外力作用下的化学或物理交联的结晶聚合物.后者包括双层或核-壳聚合物复合材料、由分步交联得到的双网络交联结晶聚合物、化学交联的双组分结晶聚合物、具有较宽熔融转变的化学交联结晶聚合物与物理交联的结晶聚合物.重点关注了这些材料的制备方法、影响因素及相应的双向形状记忆机理,并对其研究前景进行了展望.     

高温形状记忆聚合物研究进展

形状记忆聚合物因质量轻、形变量大、性能可控、结构设计性强等优点,其相关的基础前沿研究和潜在的应用开发一直是研究者不断探索的焦点。为满足复杂环境领域（高低温、强辐射、真空等）对形状记忆聚合物的应用需求,近年来研究者开展了高温形状记忆聚合物的研究,并取得了阶段性的研究成果。本文总结了近年来高温形状记忆聚合物的最新研究进展,并对其类型、机制、调控方法及典型应用进行了阐述和分析,最后对高温形状记忆聚合物的未来发展趋势及挑战进行了总结和展望。     

PET/PC共混体系结晶行为研究进展

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)／聚碳酸酯(PC)合金材料是综合性能优异的工程塑料,对其结晶行为的研究,可为设计,调节及控制材料的性能提供理论基础。评述了近年来PET／PC共混体系结晶行为研究的最新工作和理论进展,包括PET／PC共混体系酯交换、相容性及结晶性的关系,退火对PET／PC共混体系结晶行为的影响,第三组分对PET／PC共混体系结晶行为的影响,PET／PC共混体系结晶动力学以及PET／PC共混体系高压结晶行为的研究。并对今后的深入研究作了展望。     

形状记忆聚合物变形模式研究进展

近年来,形状记忆聚合物(SMP)的发展取得了明显进步,其自身的优势也得到了充分的展示.形状记忆聚合物是一种刺激响应智能材料,在特定的外部刺激条件下可以根据预先设计的方式改变形状.形状记忆聚合物具有密度低、变形量大、驱动方式丰富、生物相容性好等一系列优势,使其在航空航天、生物医学、仿生工程、电子元件、智能机器人等领域有着巨大的应用潜力.为了更好地适应不同应用和不同领域的需求,形状记忆聚合物的变形模式也在不断地创新,本综述介绍了形状记忆聚合物不同的变形方式及其相关应用的进展,并对形状记忆聚合物面临的挑战和其潜在的研究方向进行了展望.     

由结晶动力学评价含结晶聚合物共混物相容性的研究进展

介绍了用结晶动力学分析的方法评价含结晶聚合物共混物的混合状态的基本理论和解析原理,综述了最新研究进展.     

PET/PC共混体系的酯交换反应对其高压结晶行为的影响

利用转矩流变仪、DSC、SEM及WAXD等表征手段研究了PET/PC共混体系的酯交换反应对其高压结晶行为的影响.SEM观察表明,PET和PC熔混时的酯交换反应有利于PET/PC体系在高压结晶时生成厚度较大的伸直链晶体,且可以促进其高压下酯交换反应的发生.楔形伸直链晶体和弯曲伸直链晶体的存在证明链滑移扩散和酯交换反应两种机制对体系中聚酯伸直链晶体的增厚有贡献.拟合分峰法和War-ren-Averbach傅里叶分析法的计算结果表明,随PET/PC体系熔混时酯交换反应程度的增加,高压结晶共混物的结晶度降低,PET的平均微晶尺寸增大,点阵畸变平均值则减小,而微晶尺寸分布变宽.提出了在共聚物组分都具备结晶能力时,结晶诱导化学反应和化学反应诱导结晶两种过程在一定条件下可同时发生的观点.     

剪切流动对聚合物共混物相行为影响的研究进展

剪切流动对聚合物共混物相行为影响的研究进展;综述     

线性低密度聚乙烯在与丁苯橡胶的共混体系中的结晶行为

本工作采用DSC、X-射线衍射、小角激光光散射、偏光显微镜等手段,研究了线性低密度聚乙烯/丁苯橡胶共混体系中聚乙烯的结晶结构、平衡熔点和结晶动力学。     

含氟聚合物共混对聚醚醚酮结晶行为的影响

通过示差扫描量热仪(DSC)对含氟聚合物与聚醚醚酮(PEEK)共混物的非等温结晶熔融行为和等温结晶熔融行为进行了研究.研究表明:不同的含氟聚合物以及具有不同端基的同种含氟聚合物对PEEK的结晶行为有不同的影响.端基为酰氟(COF)的乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)能促进PEEK结晶时的成核,加快PEEK的等温结晶速率,而聚四氟乙烯(PTFE)则会减慢PEEK的等温结晶速率.     

基于聚乳酸的可降解形状记忆高分子的研究进展

综述了基于聚乳酸的可生物降解的形状记忆高分子材料的研究情况。首先介绍了形状记忆高分子材料的记忆效应、记忆机理,然后讨论了基于聚乳酸的三种类型的形状记忆高分子材料：单组份的聚乳酸类、聚乳酸共聚物类以及聚乳酸与无机物的复合材料,分别介绍了各种类型的形状记忆高分子材料的形状记忆性能和生物降解性能。最后,讨论了聚乳酸类记忆材料的应用情况,并对其研究前景和发展趋势进行了展望。     

具有多重响应形状记忆和自修复两性离子聚合物的制备研究

以磺酸甜菜碱(SBMA)和2, 3-二羟基甲基丙烯酸丙酯(GMMA)为共聚单体、硼酸为交联剂通过自由基聚合制备了一种两性离子聚合物,该聚合物表现出良好的温度、湿度多重响应形状记忆性能。氯化钠与磺酸甜菜碱之间静电屏蔽作用,降低形状记忆转变温度,使形变行为满足不同环境要求。动态硼酯键和可逆离子静电作用赋予了材料优异的自修复功能。本研究模拟两性离子聚合物作为伤口敷料通过湿度响应形状记忆行为实现对伤口位置紧密贴合的过程,为设计新型功能性伤口敷料提供新方法。     

Smart Multiple Wetting Control on ZnO Coated Shape Memory Polymer Arrays

Recently, surfaces with intelligent wetting controllability have aroused increased attention. Endowing the surface with stimuli-responsive surface chemistry and tunable surface microstructure can achieve a surface with smart wetting performances. However, almost all existing surfaces only focused on single surface chemistry or micromorphology, thus to achieve smart multiple wetting regulation is still difficult. Herein, we report a ZnO coated shape memory polymer(SMP) surface, and the surface chemistry and micromorphology can be synergistically regulated. ZnO can provide adjustable surface chemistry under UV irradiation, and SMP can offer tunable micromorphology due to its shape memory effect(SME). Based on the combined effect between the above two features, surface wetting performance can be smartly regulated among multiple states. Moreover, due to the excellent controllability of the surface, the application in directional droplet transportation was also demonstrated. This paper offers a new surface with tunability in both surface chemistry and micromorphology, and given the excellent wetting controllability, the surface is believed to be applied in a lot of fields, such as droplet manipulation, fluidic devices and selective catalysis.     

同时添加碳纳米管及石墨烯对热致液晶聚酯形状记忆行为及拉伸性能的影响

利用溶液共混的方法将碳纳米管(CNT)及石墨烯(G)同时加入到热致液晶聚酯中制备纳米复合材料.通过透射电镜(TEM)研究纳米粒子的分散及形貌.采用荧光光谱及拉曼光谱研究碳纳米填料与热致液晶聚酯基体之间存在π-π相互作用.利用电子万能试验机(EUTM)研究了材料的拉伸性能,由于CNT与G与基材之间作用力强,且CNT与G间的协效作用能有效地实现应力转移,同时加入CNT及G有助于提升复合材料的拉伸强度.动态热机械分析(DMA)数据表明,同时添加CNT与G对于复合材料的固定率影响不大,但会降低回复率;同时复合材料的回复应力也得到显著的提升.     

超浸润形状记忆海绵的制备及油-水分离性能

基于反式 1,4-聚异戊二烯(TPI)的形状记忆性能, 以聚氨酯海绵为基底, 包覆TPI制备出了一种具有疏水超亲油特性的三维多孔形状记忆海绵. 由于这种海绵具有良好的形状记忆特性, 可以通过反复按压/恢复过程, 实现对海绵孔径在微米尺寸(约875 μm)与纳米尺寸(约450 nm)间可逆调控. 利用材料特殊的浸润特征及其可控的孔尺寸, 进一步研究了其在油-水分离中的应用. 研究结果表明, 微米尺寸大孔径海绵有利于对不相溶油-水混合物进行快速高效分离, 而纳米尺寸小孔径海绵则有利于对乳液混合物进行分离, 实现了同一材料同时满足不相溶油-水混合物及乳液体系的分离要求.     

双组分共混体系中晶相结晶行为

含结晶组分的双组分共混体系，其中的结晶组分的结晶行为会受到另一组分的影响，进而影响到材料的结构与性能。本文总结了近年来含结晶相的聚合物共混物在改性过程中，共混与添加组分对晶相结晶速率、晶型比例、晶体尺寸等结晶行为的影响。     

液滴在超疏水形状记忆微阵列表面上定向/非定向滚动的可逆调控

利用3D打印、 模板赋形和表面修饰的方法, 制备出具有竖直结构的超疏水形状记忆微阵列. 该微阵列的竖直状态和倾斜状态能够基于形状记忆效应进行可逆调控. 当微阵列的结构发生改变, 液滴在表面的滚动状态也随之发生变化. 液滴在竖直的微阵列上表现出非定向滚动特征, 即液滴向微阵列两侧运动的滚动角是一致的. 在倾斜的微阵列上, 液滴则表现出定向运动的功能, 即液滴沿着微阵列倾斜方向上的滚动角要小于逆着阵列倾斜方向的滚动角. 因此, 本文通过调控微阵列形态实现了对液滴定向/非定向滚动的可逆调控.