海绵宝宝变形记
    形状记忆高分子

制作人员: 王国新 罗义力 彭德家 林子璇 萧智庭 解银朋

海绵宝宝的自我介绍--形状记忆高分子简介:

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。研究最早也最为广泛的是热致形状记忆高分子 (简称TSMP)。

海绵宝宝的诞生--形状记忆高分子历史:

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。80年代法国煤化学公司开发出聚降冰片烯SMP。日本投入大量人力物力进行研究,目前已拥有聚降冰片烯、反式聚异戊二烯(TPI)、苯乙烯-丁二烯共聚物以及聚氨酯(PU)等SMP工业生产应用技术。我国中科院化学研究所和上海交通大学等单位开展了SMP的研究工作,并取得了可喜的进展。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。 

海绵宝宝的四大变身--形状记忆高分子分类:

 形状记忆高分子材料根据其形状回复原理可分为:热感应型SMP,电感应型SMP,光感应型SMP,化学感应型SMP。 

热型感应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。 

电感应型SMP:

热致型形状记忆功能高分子与具有导电性能物质(如金属粉末及导电高分子)复合材料。其记忆机理与热致感应型SMP相同该复合材料通过电流产生的热量使体系温度升高,致使形状回复,所以既有导电性能,又有良好的形状记忆功能,主要用于电子通讯及仪器仪表等领域。 

光感应型SMP:

将某些特定的光致变色集团(PCG)引入高分子主链或侧链中当受到光照射时,POG发生光异构化反应,使分子链的状态发生显著变化,材料在宏观上表现为光致形变;光照停止时,PCG发生可逆的光异构化反应,分子链的状态回复,材料也回复其初始形状。该材料用作印刷材料,光记录材料,“光驱动分子阀”和药物缓释剂等。
 

化学感应型SMP:

利用材料周围介质性质的变化来激发材料变形和形状回复。常见的化学感应方式有PH值变化,平衡离子置换,螯合反应,相转变反应和氧化还原反应等,这类物质有部分皂化的聚丙烯酰胺,聚乙烯醇和聚丙烯酸混合物薄膜等。该材料用于蛋白质或酶的分离膜等特殊领域。
热致型形状记忆高分子
热致SMP
电致型形状记忆高分子
电致SMP
光致型形状记忆高分子
光致SMP
化学型感应形状记忆高分子
化学感应SMP