形状记忆高分子材料

作为一种新型的功能材料,形状记忆高分子不仅具有形变量大、赋形容易、形状恢复温度便于调整、加工方便的优点,而且种类丰富、质轻价廉.按形状记忆的方式,它可分为热致感应型、光致感应型和化学物质感应型等,能满足不同的应用需求.     

聚乳酸基可降解形状记忆聚合物的制备、结构与性能

以三枝化低不饱和度聚环氧丙烷/聚乳酸两嵌段共聚物(POLA)为原料, 甲苯二异氰酸酯(TDI)交联制备可降解聚环氧丙烷/聚乳酸基聚氨酯(POLA-PU). 通过对POLA共聚物序列结构的调控, 制备了由高模量低断裂伸长率的脆性到低模量高断裂伸长率的韧性POLA-PU可降解形状记忆材料. 由TMA测得POLA-PU的形变温度为96～153 ℃. POLA-PU试样在140 ℃的形状记忆恢复时间不超过20 s. 在200%拉伸形变条件下, POLA-PU的形变固定率在65%～100%之间, 形变回复率均可达100%. 实验表明, 形状记忆行为取决于链的交联密度, 记忆效应归属于不同温度下柔性链的构象熵变化. 降解实验结果表明, 聚乳酸链段的引入赋予了该形状记忆材料良好的降解性能, 且随着聚乳酸含量的降低而下降.     

光致型形状记忆高分子材料

形状记忆高分子材料是当前的研究热点之一,其中光致型形状记忆高分子材料凭借其独特的优势受到研究者的广泛关注。本文综述了光致型形状记忆高分子材料的研究进展,分别介绍了该类材料的特性、分类、工作机理、应用研究和发展趋势。根据不同的形状记忆机理将该类材料分为光化学反应型和光热效应型,并重点对这两种类型的形状记忆高分子材料进行了描述。最后,对光致型形状记忆高分子材料的存在问题、发展方向和应用前景进行了展望。     

聚乳酸类生物降解性高分子材料研究进展

本文综述了近年来乳酸类合成生物降解材料的合成及应用研究进展。     

热感应型形状记忆高分子材料

热感性型形状记忆高分子材料（thermostimulative shape memory polymer，TSMP）不仅具有形变量大、赋形容易，形状回复温度便于调节、加工方便等特点，而且种类丰富。按其固定相结构的不同，可分为热塑性TSMP和热固性TSMP。本文从表征方法、记忆机理等方面简述了热感应型形状记忆高分子材料最新的发展，其中重点阐述了近期热感应型形状记忆可降解高分子的形状记忆原理及其应用。     

形状记忆高分子材料的新型共混制备方法

形状记忆高分子材料(shape memory polymers,SMPs)作为一种特点突出、性能优良的智能材料具有极高的研究和实用价值,受到各国研究人员的广泛关注,新的制备方法和材料体系不断涌现,显示出巨大的发展潜力.本文总结了近年来出现的以共混方式为基础的多种重要制备方法,包括聚合物与聚合物直接熔融共混、溶液共混、借助增容剂或交联剂进行共混、通过新型微层共挤出技术进行交替层状共混、以及利用静电纺丝技术进行三维网络结构共混等.相较于化学合成方法,这些共混方法具有操作简单、原料易得、制备效率高、产品性能调节方便、制备过程更为环保等优点,并且能够得到与化学合成方法性能相同甚至更好的产品,优势突出,是今后制备形状记忆高分子材料的一大趋势.本文从这些新型共混材料的制备过程、微观结构、形状记忆性能等角度详细分析了不同方法的特点和优势.这些近年来出现的共混制备方法对于形状记忆高分子材料的发展和未来应用将是至关重要的.     

基于PLA的形状记忆聚酯嵌段聚氨酯的相分离行为

以2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)为封端剂,乙二醇(EG)为扩链剂通过2步法合成了一系列具有不同聚丙交酯(PLA)分子量和不同TDI-EG链段长度的聚丙交酯嵌段聚氨酯(PLA-PU)。其中,PLA的分子量从1 500到9 500,PLA、TDI和EG的摩尔比从1:2:1至l:7:6。通过DSC和WAXD等测试技术对材料的两相分离程度进行了研究。结果发现,PLA-PU的相分离程度与样品的热历史具有密切的关系,样品中PLA的分子量和TDI-EG长度对于材料的相分离速率和相分离结构的完善程度具有较大的影响。     

聚乳酸共混体系的研究进展

聚乳酸是人工合成的可生物降解的热塑性脂肪族聚酯 ,是一种环境友好的材料 ,逐渐成为人们研究的热点。本文根据聚乳酸共混体系中另一组分的生物降解性 ,将聚乳酸共混体系分为完全可生物降解共混体系和部分可生物降解共混体系两类。针对体系的相容性和结晶结构以及在提高PLA的性能和降低成本等方面 .综述了聚乳酸共混体系的最新研究进展 ,并对其发展动态进行了简要介绍     

组织工程与生物可降解高分子骨架

从骨架的作用、骨架的材料要求,骨架的制备技术和应用几个方面对组织工程生物可隆解高分子骨架的工作进展进行了综述,对该研究领域的前景进行了展望。     

光致感应型形状记忆和形状改变高分子材料

光致形状记忆高分子材料是一类在室温、一定波长的光照条件下发生形变后,再次成型得到二次形状,通过另一波长光刺激手段的处理,又可使其发生形状回复,从而"记忆"初始形状的新型功能高分子材料。该类材料具有非接触性、瞬时性、精确性和清洁性等特点。这些独特的优点使得该类材料越来越受到研究者的关注。本文主要集中对近年来光诱导的形状记忆和形状改变高分子材料的研究现状进行简要的论述,重点是光化学反应型材料,如含肉桂酸基和偶氮苯基系列材料,分别介绍了这些材料的分类、特性、工作原理及潜在的应用。最后对光致型形状记忆高分子材料的存在问题、发展方向和应用前景进行了展望。     

聚甲基丙烯酸甲酯/星形聚乙二醇半互穿聚合物网络的形状记忆性能和分子机理

采用非共价复合方法,设计并合成了具有星形结构的聚甲基丙烯酸甲酯/星形聚乙二醇半互穿聚合物网络(PMMA/SPEG)和聚甲基丙烯酸甲酯/线性聚乙二醇半互穿聚合物网络(PMMA/LPEG).研究了PEG分子量对PMMA/SPEG和PMMA/LPEG的热性能、机械性能、动态机械性能和形状记忆性能的影响.结果表明,与PMMA/LPEG相比,星形结构的嵌入显著提高了PMMA/SPEG复合物的机械性能、形状回复率和回复速度.采用Edwards管道模型理论对其形状记忆效应的分子机理进行了阐释,利用材料的应力松弛特性对机理分析进行了验证.     

热适性形状记忆聚合物

动态共价交联聚合物的研究具有悠久的历史,其早期的工作着眼于如何解决应力松弛带来的聚合物材料力学性能降低的问题.20世纪90年代以来,利用动态共价键来主动设计聚合物网络的特殊可适性逐渐成为研究主流,其中包括自修复和重加工性.然而,受到动态共价键的种类、通用性及所实现功能的特异性等限制,对于动态共价交联聚合物网络的研究尚停留在基础阶段.本文以本课题组近期在动态共价交联形状记忆聚合物的研究为基础,结合其他相关工作,展示了通用共价键(酯键及氨酯键)的动态可逆性,并利用其设计了具有特殊性能和潜在商业化价值的形状记忆聚合物.在此基础上,我们提出分子结构设计及宏观性能均不同于传统热塑性和热固性形状记忆聚合物的第3类形状记忆聚合物,即热适性形状记忆聚合物.     

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.     

聚乙烯醇基聚合物材料在多元驱动方式下的形状记忆行为

形状记忆聚合物（SMPs）是近些年发展起来的一种环境响应型智能材料。在外界刺激驱动下分子内或分子间会发生物化变化,分子结构和形态的改变使形变后的材料在宏观上回复到起始形态。常见的SMPs有聚乙烯、聚氨酯、聚己内酯等,而聚乙烯醇（PVA）的形状记忆效应是在热致型形状记忆凝胶被发现以来才引起人们关注的。由于PVA侧链富含大量羟基,化学活性高、易与官能团进行功能化改性,因此可设计出满足不同驱动方式的分子结构。目前研究者已采用冻融循环、化学或辐射交联、接枝改性及共混复合等多种方法制备了多种刺激源（如温度,溶剂、光、电、微波及超声波等）驱动下的形状记忆聚乙烯醇（SM-PVA）、PVA衍生物及复合材料。本文综述了近年来不同刺激源驱动下SM-PVA的研究进展,阐述了不同材料的结构性能、回复机理及存在的问题,并展望了PVA在该领域的发展和应用前景。     

Photo-grafting Poly(acrylic acid) onto Poly(lactic acid) Chains in Solution

Poly(lactic acid)(PLA)is one of the most important bio-plastics,and chemical modification of the already-polymerized poly(lactic acid)chains may enable optimization of its material properties and expand its application areas.In this study,we demonstrated that poly(lactic acid)can be readily dissolved in acrylic acid at room temperature,and acrylic acid can be graft-polymerized onto poly(lactic acid)chains in solution with the help of photoinitiator benzophenone under 254 nm ultraviolet(UV)irradiation.Similar photo-grafting polymerization of acrylic acid(PAA)has only been studied before in the surface modification of polymer films.The graft ratio could be controlled by various reaction parameters,including irradiation time,benzophenone content,and monomer/polymer ratios.This photo-grafting reaction resulted in high graft ratio(graft ratio PAA/PLA up to 180%)without formation of homopolymers of acrylic acid.When the PAA/PLA graft ratio was higher than 100%,the resulting PLA-g-PAA polymer was found dispersible in water.The pros and cons of the photo-grafting reaction were also discussed.     

聚乙二醇-聚乳酸共聚物药物载体

本文综述了聚乙二醇与聚乳酸共聚亲水改性的最新进展, 包括嵌段和星型结构聚乙二醇-聚乳酸共聚物(PEG-PLA)及其端基化衍生物的合成。同时概述了该共聚物以胶束、微粒、水凝胶和囊泡形式担载亲水、疏水及蛋白质类药物的应用,特别介绍了静电纺丝制备的PEG-PLA超细纤维载体及其释药特性。     

形状记忆聚合物表面微结构及黏附性能的可逆调控

采用模板法在形状记忆聚合物表面构筑了微纳米等级结构,获得了一种具有低黏附性的超疏水表面.在外压作用下,表面微结构发生坍塌,失去超疏水性,同时呈高黏附性.在120℃热处理后,表面微结构恢复到原始状态,同时表面恢复到低黏附状态.通过外压及热处理过程可实现对表面微结构及其黏附性能的可逆调控.研究结果表明,表面不同的微结构状态赋予了表面不同的黏附性能,即在原始表面上,液滴处于低黏附的Cassie态,而在坍塌结构表面上水滴处于高黏附的Wenzel态.