南京工业大学毕业论文文献翻译

材料科学与工程学院

本科毕业设计（论文）外文资料翻译

原文名称Remote Controlled Multishape Polymer Nanocomposites with Selective Radiofrequency Actuations

原文作者Zhengwang He,Nitin Satarkar,Tao Xie,Yang-Tse Cheng,and J.Zach Hilt

原文出版物WILEY-VCH Verlag GmbH&Co.KGaA,Weinheim

2011,23,3192–3196

翻译内容页码3192~3196

中文名称选择性射频远程控制多型性聚合物纳米复合材料

学生姓名管武荣

专业高分子材料与工程

学号P1102110310

2015年1月

选择性射频远程控制多型性聚合物纳米复合材料

Zhengwang He,Nitin Satarkar,Tao Xie,Yang-Tse Cheng,and J.Zach Hilt

形状记忆聚合物（SMP）是一类可使临时形状稳定变形和通过外界条件刺激恢复它们初始的形状的聚合物。[1,2]。SMP通过设置临时形状,然后执行恢复初始的形状的独特能力已经被使用在各个领域。许多原型系统开发,包括血管内清除血栓设备,[3]自动放出可逆的干燥粘合剂,降解生物的自我紧缩缝合(4、5),[6]一个活跃的微流体装置,[7]自我修复表面,[8]组织工程支架,[9]和以皱纹为基础结构制式系统。[10]

大多数形状记忆聚合物只能切换一个临时的形状和一个初始的形状(即每个形状记忆循环。双层记忆效应)。这是有关双层记忆聚合物仅有唯一形状记忆转变事实,可逆的热转换(如一个玻璃化转变或融化转变)，负责形状发生变化。通过使用额外的化学[11-13]或物理[14]限制形状记忆转变,形状记忆聚合物变得能够切换两个临时的形状和一个初始的形状(即。三倍形状记忆效应)。相比之下,我们最近发现,用广泛的形状记忆聚合物转变可以显示一个可调三倍——甚至四倍高度形状记忆效应。[15]除了参与每个形状记忆周期的形状数量,恢复SMP的触发机制是至关重要的。虽然直接加热是最常见的用于触发恢复的方法,许多实际的设置直接进入加热不是可行的,如在体内的应用。因此,选择远程触发机制,如红外线[16]和磁场,(17、18)已经开发除了无远程触发机制,包括水浸法[19]和电阻加热(20、21)来实现其多功能性。[22]

以前证明三倍形状聚合物体系(11-15),这两个临时形状随后通过加热或线性连续加热恢复。在一个典型的热机械分析仪(TMA)控制加热三倍形状聚合物很容易实现,但这样做在环境设置中可能会遇到许多具有挑战性的实际问题。为了克服这个问题,Kumar等人介绍了氧化铁(Fe3O4)三倍形状聚合物纳米粒子。[23]利用两个不同的磁场强度在同一射频(RF),按顺序让两个材料加热到平衡温度。因此,是以远程的方式两步实现的。然而，无论何种控制机制,所有已知的恢复三倍形状记忆聚合物系统始终遵循一个单一的路线:1)低温临时形状,2)高温度临时形状,3)和初始形状(11-15)。

在这里,我们报告一个多层组合SMP能够远程和选择性触发多个临时的恢复形状。我们的方法是基于Fe3O4纳米颗粒和碳纳米管(碳纳米管)可以选择性地诱导两个非常不同的射频(RF)范围(296千赫兹和13.56兆赫兹)发热的原则。两个纳米填料可以嵌入到聚合物复合材料的不同位置,使其暴露在射频场独立加热(恢复)。这样一个概念设计如图1所示。目标多层组合SMP包含三个区域:Fe3O4-SMP(右区),平整的SMP(中心区域),CNT-SMP(左区)。所有介绍到的三个区域中初始的连续形状是首个临时的变形形状#1。对于临时形状#

1,Fe3O4-SMP或CNT-SMP区域的恢复可以通过选定的射频远程控制，在没有其它区域的恢复下。这样,其恢复初始形状可以按照五个编号不同的恢复路线,包含五个不同的形状聚合物。由于该方法依赖于选择性的局部刺激，一个广泛的形状记忆转变或多个不同的形状记忆转换，这是其它已知的多型性记忆的聚合物所必需的，在这里并不需要。更重要的是，选择性远程控制的概念可以在形状记忆聚合物上有利于其他刺激响应系统刺激响应。

在图1中实验验证概念描述,我们开始个人制作Fe3O4-SMP和CNT-SMP复合材料和评估它们的远程控制性能。综合利用这两种基于聚合物基体相同的环氧树脂复合材料，对其形状记忆性能进行分析。(24、25)值得注意的是,平整的环氧SMP的弹性模量约为10MPa。

图1。概念图解各种形状从临时形状#1到初始的形状恢复路线。五种恢复路线可能取决于序列。RF1和RF2分别代表无线电频率的低和高。在所有五个恢复路线,最后一步总是通过直接加热SMP中心地区恢复初始形状，不包含任何填料。

橡胶模量的交联密度高,使材料适合应用于高压力恢复。[4]通过原位聚合使纳米粒子填料引入SMP模型。[8]粒子载荷(环氧树脂液体前驱的重量百分比)调整到5%重量的Fe3O4和0.4%重量的碳纳米管。平整的SMP样本没有任何纳米颗粒也要合成和测试并作为参考。SMP纳米颗粒色散和复合材料的形态使用扫描电子显微镜(SEM)表征。观察到在一个较低的放大倍数下,均匀分散Fe3O4-SMP和CNT-SMP(图2a,c)。在更高的放大倍数下,进一步研究Fe3O4纳米粒子，发现在多粒子群下单独分散(图2b,d)。在这里,Fe3O4凝聚是由于其高负荷和颗粒间的相互作用。

使用差示扫描量热法(DSC)和动态力学分析法(DMA)分析了混合的SMP和平整的SMP的玻璃化转变温度(Tg)。DSC结果(图3)表明,尽管平整的SMP Tg是60.7°C,Fe3O4-SMP Tg和CNT-SMP Tg分别被减少到44.7°C和59.0°C。从DMA曲线的三个样本(图3b)中发现了类似的趋势,即模量和阻尼,tanδ,曲线是转向较低的复合材料的温度范围。虽然不是当前的重点调查,Tg的减少可能与纳米颗粒,干扰网络在交联过程中原位聚合有关。更重要的是Tg减少Fe3O4-SMP的复合也可能导致色散不完美和高度填充装载。

图2。扫描电SMP复合材料的电镜图像。a)Fe3O4-SMP×5000放大。b)Fe3O4SMP×30000放大。c)CNT-SMP×5000放大。d)CNT-SMP×30000放大。