形状记忆聚合物 分类
形状记忆智能材料
形状记忆智能材料智能材料结构又称机敏结构(Smart/Intelligent Materials and Structures)，泛指将传感元件、驱动元件以及有关的信号处理和控制电路集成在材料结构中，通过机、热、光、化、电、磁等激励和控制，不仅具有承受载荷的能力，而且具有识别、分析、处理及控制等多种功能，能进行自诊断、自适应、自学习、自修复的材料结构。
智能材料结构是一门交叉的前沿学科，所涉及的专业领域非常广泛。
智能材料可以分为形状改变材料（SCM）和形状记忆材料（SMM）两类。
SCM本身就是一个开关，在外部刺激的作用下，它陪伴着临时转换机制，即当移除外部触发器（刺激）时，转换后的实体便回到其原始形状。
相反，SMM会适应触发的形状或临时形状，除非另一个触发器将变化推回其原始形式，并且材料能够追踪在刺激作用下自身经历的转换路径。
具有形状记忆特性的材料分为形状记忆水凝胶（SMH）、形状记忆陶瓷（SMC）、形状记忆合金（SMA）、形状记忆复合材料（SMC）和聚合物（SMP），其中SMP是研究最多的类别。
1、形状记忆聚合物（SMP）SMP是一组可以在有外部刺激（例如热或光）的情况下保持临时形状并恢复其初始形状的聚合物。
由于其相对高的模量和刺激响应速度，形状记忆聚合物是最广泛使用的活性材料。
对于SMP实现形状转移行为，它需要一个编程步骤和一个恢复步骤。
在编程步骤中，SMP首先在高于转变温度（Tt）的温度下变形（对于半结晶聚合物，其熔化温度为Tm，对于无定形聚合物的玻璃化转变温度为Tg），然后冷却至Tt 以下，SMP以变形形状编程（或固定）。
通过恢复步骤实现形状转变，在恢复步骤中，SMP被加热到高于Tt的温度，并且由于熵弹性，SMP恢复到其原始形状。
为了更好地协助SMP在4D打印领域的应用，应该通过适当的理论模型很好地描述上述形状记忆（SM）行为。
在SMP现有模型中，基于热粘弹性模型和基于相位演变的模型已被广泛采用。
形状记忆聚合物化学感应型SMP
形状记忆聚合物
形状记忆聚合物（Shape Merrory Polyers，简称SMP),又成为形状记 高分子，是指具有初始形状的制品 在一定的条件下改变其初始条件并 固定后，通过外界条件（如热、 电、光、化学感应等）的刺激 又可恢复其初始形状的高分子材 料
何为形状记忆聚合物？
SMP的记忆过程：
防止树脂 流动并记 忆起始态 的固定相
随温度变 化的能可 逆地固化 和软化的 可逆相
形状记忆聚合物
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• 固定相
聚合物交联结构或部分结晶结构，在工作温度范 围内保持稳定，用以保持成型制品形状即记忆起始态。
• 可逆相
能够随温度变化在结晶与结晶熔融态（Tm）或玻 璃态与橡胶态间可逆转变（Tg），相应结构发生软化、 硬化可逆变化—保证成型制品可以改变形状。
• 光致感应型SMP
将某些特定的光致变色基团（PCG）引入高 分子主链和侧链中，当受到光照射时（通常是紫 外 光），PCG就会发生光异构反应，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。
形状记忆聚合物
• 化学感应型SMP
利用材料周围的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，这类材料如 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。
形状记忆聚合物应用
• 航空、航天的部署组件和结构：例如，智能材料和织 物、电子包装或管的热收缩膜、航空的自部署太阳帆、 智能医药器件等 对于传统太空部署结构，通过使用机械铰链、能量储 存器或马达驱动工具来完成轨道结构配置的改变，而 SMPs及其复合材料制备的部署构件可以克服某些内 在缺点，如复杂组装过程、大规模的机制、大体积。
光敏形状记忆聚合物
光敏形状记忆聚合物秦瑞丰朱光明*杜宗罡周海峰(西北工业大学化工系西安 710072)摘要综述了光敏形状记忆聚合物的研究进展。
主要关注了结构和形状记忆效应之间的关系。
光敏形状记忆聚合物的形状记忆效应主要与聚合物的链结构、生色团的种类、生色团的含量、生色团的位置及聚合物体系所处的相态等因素有关。
分别介绍了生色团位于聚合物侧链的光敏形状记忆聚合物、生色团位于主链的光敏形状记忆聚合物以及含生色团的有机小分子和聚合物经共混制得的光敏形状记忆聚合物体系。
另外还介绍了一种新的光敏形状记忆聚合物体系，液晶弹性体。
关键词形状记忆聚合物生色团光敏性形状记忆聚合物光异构化反应液晶弹性体Photosensitive Shape Memory PolymerQin Ruifeng, Zhu Guangming, Du Zonggang, Zhou Haifeng Deptpartment of Chemical Engineering, Northwestern Polytechnical University Xi’an 710072)Abstract The advances in photosensitive polymer and its shape memory effects are reviewed. The photoisomerization reaction of the photosensitive polymer and some factors that influence the shape memory effects, such as: the type of the Chromophore Group(CG),the chain structure of the polymer, the content of the CG, the position of the CG and the phase state of the polymer, are introduced. A novel photosensitive shape memory polymer, Liquid-Crystalline Elastomer is also introduced.Key words Shape memory polymer, Photoisomerization reaction, Chromophore group, Photosensitive shape memory polymer, Liquid-crystalline elastomer形状记忆聚合物[1](shape memory polymer)是一类新型功能高分子材料，是指能够感知环境变化的刺激，并响应这种变化，对其力学参数(如形状、位置、应变等)进行调整，从而回复到预先设定状态的高分子材料。
形状记忆型高分子原理和制备方法总结
1、形状记忆高分子定义形状记忆高分子（形状记忆高分子（Shape Memory Polymer Shape Memory Polymer 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。
2、记忆的过程SMP 记忆过程主要描述如下的循环过程： 2.1引发形状记忆效应的外部环境因素：物理因素：热能，光能，电能和声能等。
化学因素：酸碱度，螯合反应和相转变反应等。
2.2 状记忆高分子分类故根据记忆响应机理，形状记忆高分子可以分为以下几类故根据记忆响应机理，形状记忆高分子可以分为以下几类: :1）热致感应型SMP2）光致感应型SMP3）电致感应型SMP4）化学感应型SMP3、高分子的形状记忆过程和原理3.1形状记忆聚合物的相结构3.2产生记忆效应的内在原因需要从结构上进行分析。
由于柔性高分子材料的长链结构，分子链的长度与直径相差十分悬殊，直径相差十分悬殊，柔软而易于互相缠结，柔软而易于互相缠结，柔软而易于互相缠结，而且每个分子链的长短不一，而且每个分子链的长短不一，而且每个分子链的长短不一，要形成要形成规整的完全晶体结构是很困难的。
这些结构特点就决定了大多数高聚物的宏观结构均是结晶和无定形两种状态的共存体系。
如PE PE，，PVC 等。
高聚物未经交联时，一旦加热温度超过其结晶熔点，就表现为暂时的流动性质，观察不出记忆特性；高聚物经交联后，原来的线性结构变成三维网状结构，性结构变成三维网状结构，加热到其熔点以上是，加热到其熔点以上是，加热到其熔点以上是，不再熔化，不再熔化，不再熔化，而是在很宽的温度而是在很宽的温度范围内表现出弹性体的性质，如下图所示。
范围内表现出弹性体的性质，如下图所示。
3.3 形状记忆过程4、热致感应型形状记忆高分子定义：在室温以上一定温度变形并能在室温固定形变且长期存放，当再升温至某一特定响应温度时，能很快恢复初始形状的聚合物。
光敏形状记忆聚合物
光敏形状记忆聚合物Photosensitive Shape Memory PolymerQin Ruifeng, Zhu Guangming, Du Zonggang, Zhou HaifengDeptpartment of Chemical Engineering, Northwestern Polytechnical University Xi’an *****)Abstract The advances in photosensitive polymer and its shape memory effects are reviewed. Thephotoisomerization reaction of the photosensitive polymer and some factors that influence the shape memoryeffects, such as: the type of the Chromophore Group(CG),the chain structure of the polymer, the content ofthe CG, the position of the CG and the phase state of the polymer, are introduced. A novel photosensitiveshape memory polymer, Liquid-Crystalline Elastomer is also introduced.Key words Shape memory polymer, Photoisomerization reaction, Chromophore group,Photosensitive shape memory polymer, Liquid-crystalline elastomer形状记忆聚合物(shape memory polymer)是一类新型功能高分子材料，是指能够感知环境变化的刺激，并响应这种变化，对其力学参数(如形状、位置、应变等)进行调整，从而回复到预先设定状态的高分子材料。
形状记忆聚合物的研究进展
合金和陶瓷相比， 形状记忆聚合物不仅变形量大 、 赋 形 容易 、 形状 响应 温 度便 于调 整 ， 且 具 有保 温 、 而 绝 缘 性 能 好 、 锈 蚀 、 着 色 、 印 刷 、 轻 价 廉 等 优 不 易 可 质
形状 记 忆 聚合 物 （ ｈｐ ｍ ｒ Ｐｌｍ ｒ 简称 ＳａｅＭｅ ｏ ｏ ｅ， ｙ ｙ Ｓ Ｐ 是一类 新型 功能 高分子 材料 ， Ｍ ） 与形 状记 忆 金 属
的形 状 。 根 据 其 回 复 原 理 又 可 分 为 ： 致 感 应 型 热 Ｓ 、 ＭＰ 光致 感 应 型 Ｓ ＭＰ和 ｐ Ｈ值 感 应 型 Ｓ ＭＰ等 ， 目前 研 究 最 多 并 投 入 使 用 的 主 要 是 热 致 感 应 型 Ｓ ， ＭＰ 由于 其形 变 采 用 温 度 控 制 ， 用 简便 ， 使 因此 对
ｏ ｙ ｅ ｎ ｘ ｅ ａｕ ｔｏ ｆｆａ ｍａ ｉｉｙ ｆｒ ｚｎ ｙ ｒ ｘ ｘ ｇ ｎ ｉｄｅ ｖ ｌａｉ ｎ ｏ ｍ ｌ ｂｌｔ ｏ ｉｃ ｈ ｄ ｏ —
ｅ ｃ ｆｎｏ ｅ ｉ ｃ ｈ ｄ ｏ ｙ ｔ ｎ ｔ — ｃ ａ ｅ ｌ ｒ ｎ ｔ ｅ ｎ ｅ ｏ ｖ ｌｚｎ ｙ ｒ ｘ ｓａｎ ａｅ ｏ ｔｄ ｆ ｌ ｓｏ ｈ ｉ ｅ
点， 目前 已应 用在 许多 领域 ， 尤其 在 医疗 和 １ ３常用 品
方面 。
形 状 记忆 聚合 物是 刺 激 响应 型 材料 ， 够 感 知 能 环境 变化 （ 温 度 、 、 、 剂 等 ） 如 光 电 溶 的刺 激 ， 做 出 并 响应 ， 对其 状态参 数 进行调 整 ， 而恢 复到 预先 设定 从
形状记忆聚合物及其多功能复合材料
形状记忆聚合物及其多功能复合材料形状记忆聚合物及其多功能复合材料形状记忆聚合物（shape memory polymers，SMPs）是一种聚合物材料，具有特殊的自修复能力和形状记忆特性。
SMPs的基本特征是具有两种形态：一种是高温下的一种形态，是低弹性模量和高分子链密度的形态；另一种是低温下的一种形态，是高弹性模量和低分子链密度的形态。
SMPs的自修复能力是指在破坏或变形后，该材料可以通过热处理或其他方式恢复原来的形状和性能。
这种自修复能力使得SMPs在医学和航空航天等领域具有广泛的应用前景。
例如，SMPs可以用作医学中的生物医学材料，如微型支架、人工骨骼等，也可以用于制作机器人或机械手等。
SMPs的形状记忆特性是指该材料可以在一定的温度范围内，从一种形态转变为另一种形态，然后随着温度的变化再次恢复原来的形状。
这种形状记忆特性使得SMPs在多种领域具有重要的应用。
例如，SMPs可以用于制作自适应材料，在不同的环境中改变形状，在安全和保护等方面具有良好的应用前景。
在多功能复合材料中，SMPs可以与其他材料相结合，形成一种多功能的复合材料。
这种复合材料具有SMPs的形状记忆特性和其他材料的特点，如导电性、抗菌性和阻燃性等。
例如，SMPs可以与碳纤维相结合，形成一种具有形状记忆特性的复合材料，具有先进的机械性能和良好的导电性能，可以用于制作太空船的结构材料。
总之，形状记忆聚合物及其多功能复合材料在医学、航空航天等领域具有广泛的应用前景。
随着科技的发展和应用的不断推广，形状记忆聚合物及其复合材料将会更加完善和多样化，为我们的生活带来更多的便利和创新。
形状记忆聚合物的工作机制和制备方法总结
形状记忆聚合物的工作机制和制备方法总结形状记忆聚合物（Shape Memory Polymers，SMPs）是一类具有特殊功能的聚合物材料，其工作机制基于材料内部的结构转变和记忆效应。
本文对形状记忆聚合物的工作机制和制备方法进行总结。
工作机制形状记忆聚合物的工作机制基于两个主要过程：相变和弹性恢复。
相变是指材料在特定温度下经历结构转变，例如从固态到可塑性状态。
弹性恢复是指材料恢复其原始形状和尺寸的能力。
形状记忆聚合物主要分为两种类型：热敏型和光敏型。
热敏型SMPs的相变基于材料内部结构的重新排列，而光敏型SMPs则依赖于光照引发的光化学反应。
这些相变过程可以通过合适的温度或光照条件进行控制。
制备方法形状记忆聚合物的制备方法多种多样，常见的制备方法如下：1. 聚合法：通过聚合反应合成形状记忆聚合物。
可以采用单体聚合、共聚合等方法，根据所需特性选择不同的单体和反应条件。
2. 交联法：通过交联聚合将线性聚合物形成三维网络结构，提高材料的力学性能和形状记忆功能。
3. 混炼法：将形状记忆聚合物与其他材料混合，例如与纳米材料、填料等进行复合，以改善材料的性能和功能。
4. 添加物法：通过添加特定添加剂，如交联剂、溶剂、催化剂等，改变形状记忆聚合物的特性和性能。
以上是一些常见的形状记忆聚合物的制备方法，根据具体需求和应用场景的不同，还可以采用其他制备方法。
总结而言，形状记忆聚合物是一类具有特殊功能的聚合物材料，其工作机制基于相变和弹性恢复。
制备方法多种多样，包括聚合法、交联法、混炼法和添加物法等。
根据具体需求和应用场景的不同，选择合适的工作机制和制备方法，可以制备出功能优良的形状记忆聚合物材料。
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形状记忆聚合物分类
形状记忆聚合物（Shape memory polymer, SMP）是一种具有形状记忆和可复原性能的新型复合聚合物材料。
它由普通的聚合物和形状记忆效应引发剂混合而成，在改变形状后，可以在温度变化的作用下，自动回到原来的形状。
这种材料具有许多优点，如低成本、易于制造、可编程、可调节等，使得它在工业、航空航天、医药、汽车、消费者和运动用品等领域有着广泛的应用前景。
形状记忆聚合物有多种种类，根据结构的不同，可以将它们分为三大类：
第一类是自释放式形状记忆聚合物，又称为自释放式SMP，它具有自释放的形状记忆效应，即两态之间的转换不需要外力的帮助，它可以自动完成形状的转换，是目前最常用的形状记忆聚合物。
第二类是可激活形状记忆聚合物，又称为可激活SMP，它需要外力（如温度、光、电磁等）才能触发形状记忆效应，可以较好地控制形状的变化，在某些应用领域有着重要的意义。
第三类是可逆形状记忆聚合物，又称为可逆SMP，它具有可逆的形状记忆效应，即两态之间的转换可以反复多
次，可以多次地改变材料的形状，在某些应用中也有重要的意义。
形状记忆聚合物还可以分为非金属性SMP和金属性SMP，前者是典型的高分子材料，它的形状记忆效应是由温度的变化而触发的；后者是一种含有金属离子的复合聚合物，具有良好的耐腐蚀性，它的形状记忆效应是由可激活剂改变晶体结构而触发的。
此外，形状记忆聚合物还可以按照来源进行分类，其中包括生物形状记忆聚合物、人工合成形状记忆聚合物、基于晶体结构的形状记忆聚合物、基于热反应的形状记忆聚合物等。
生物形状记忆聚合物是一种基于生物分子结构的新型复合聚合物材料，它具有良好的可调节性和可复原性，主要用于医疗保健、生物传感器、军事装备等领域。
人工合成形状记忆聚合物是一种以小分子为主要组份，由人工合成方法制备出来的新型聚合物材料，具有良好的力学性能、外部环境耐受性以及可编程性等特点，主要用于航空航天、机器人技术、汽车工业等领域。
基于晶体结构的形状记忆聚合物是利用聚合物和金属离子混合而成的新型复合聚合物材料，它具有良好的热稳定性和导电性，主要用于电子元件、超级电容器、高性能压敏电阻等领域。
基于热反应的形状记忆聚合物是指利用热反应来改变其形状的新型聚合物材料，它具有热反应速度快、形状改变可控等优点，主要用于医疗器械、机器人技术等领域。
总之，形状记忆聚合物的分类可以根据结构特性、热反应机理和来源等方面进行分类，具体分类方式及其应用领域可以根据具体情况进行分析。