1. 电致型SMP简介
电致SMP是一种热致形状记忆功能高分子材料与具有导电性能物质(如导电炭黑、金属粉末及导电高分子等)混合的复合材料。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，所以既具有导电性能，又具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，如电子集束管、电磁屏蔽材料等。
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2. 电致型形状记忆效应的机理
目前已报道的大多数形状记忆聚合物均为电绝缘型, 不能导电，也就不能由电气装置驱动。若将导电填料作为加热源嵌入形状记忆聚合物内部, 使其形成导电网络结构, 可以更容易地通过电流和焦耳热。在电场中, 电流通过形状记忆聚合物内部的导电网络而产生焦耳热, 促使材料内部温度升高, 当高于转变温度时触发变形恢复, 从而实现形状记忆效应。
典型的电致型形状记忆效应过程为:
- 变形。提高温度, 使聚合物加热至转变温度以上, 在恒应力作用下发生形变。
- 固定。保持外应力不变, 降低温度使应力与形变冻结。
- 卸载。去除外力, 固定形状。
- 恢复。施加电压使聚合物导电, 电流通过内部导电网络产生焦耳热, 使材料温度上升至转变温度以上, 形变恢复。
其实电致型形状记忆效应机理与热致型类似，区别在于电致型材料能通电，靠电流产生的焦耳热使材料具有的能量变大，再次到达能再次发生形变的临界状态，最后降温恢复到初始形状。
由此可知, 电致型形状记忆效应需要满足以下3个基本要求:
- 可逆的相转变结构, 形成及固定材料的临时形状;
- 交联网络结构, 能够确定材料的初始形状, 防止变形期间的分子链形状固定或恢复;
- 导电网络结构, 实现材料的导电性, 从而根据焦耳定律产生焦耳热, 触发形状恢复。
3. 电致型形状记忆共混聚合物的分类
迄今为止，已经有大量的纳米颗粒掺入到形状记忆聚合物中，如碳纳米管、炭黑、石墨烯纳米片和金属颗粒(金和银等)等。根据填料种类的不同，电致型形状记忆聚合物大致可分为碳质填料填充型与金属填料填充型。由于金属填料价格昂贵，容易氧化，而且很难在聚合物内部分散均匀，目前对金属填料填充型形状记忆聚合物研究较少。
3.1 碳纳米管填充型
碳纳米管具有很好的导电性能，并且它的长度与直径之比很大，是极细长的纤维，这能让它在聚合物复合材料中相互交织、穿插，提供更多的电流传输路径。此外，碳纳米管之间能够相互缠绕，这种性能会促使碳纳米管形成一种紧密且复杂的网络结构，有助于它在聚合物基体中建立连续的导电通道。正因为以上特性，碳纳米管填充型聚合物成为最被广泛研究的类型，目前已开发出许多方法来制备碳纳米管填充电致形状记忆聚合物。
3.2 炭黑填充型
在用于制备电致型形状记忆聚合物的众多填料中，炭黑由于具有导电性能优越、化学稳定性好、成本低及易于加工而被广泛研究。炭黑主要用于改善形状记忆材料的机械性能和形状恢复能力，其用量对材料的导电率和形状记忆性能具有非常重要的影响。炭黑在聚合物中用量过少，聚合物导电的性能较弱；用量过多，则不利于聚合物形状的固定和恢复。
3.3 石墨烯填充型
石墨烯纳米片强度高，导热性和导电性优异，加上比表面积高和密度低的性质，受到广泛关注。虽然与碳纳米管复合材料相比，在同等用量下电导率相对较低，但是却有更高的导热率。一维碳纳米管在复合材料中形成网络结构的能力更强，这就不可避免地限制了聚合物链的运动，从而影响材料的形状变化性能。然而，由于二维石墨烯纳米片的自我缠绕、交联的能力相对较弱，可以增加它在聚合物材料中的用量，使材料具有更高的导电性和导热性，从而缩小它在导电性上与碳纳米管的差距，使聚合物材料表现出优异的电致形状记忆行为。
3.4 金属纳米粒子填充型
近年来，金属纳米粒子在电致型形状记忆聚合物中的应用已得到进一步研究。
- 银纳米线是"导电小能手"，科学家用"浸渍涂覆法"，把它填入金/聚氨酯聚合物骨架，搭建三维导电网络。这张"网"导电又稳定，即便银纳米线用得少，材料也能在低压下快速"响应"，实现形状记忆，用少量优质电线就能让电路高效工作。
- 锂和磷烯组成锂吸附磷烯（P4Li2），外部电场像 "遥控器"。一按"遥控"，就能操控P4Li2晶体里的"原子开关"，开关的开合让材料结构可逆变化，像变形金刚变形又复原，最终让材料展现优异的电致形状记忆效果，记住并恢复形状。
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