形状记忆复合材料——最有效的智能复合材料

最近，研究人员在《聚合物》杂志上发表了他们的研究成果，重点介绍了形状记忆聚合物(SMPs)作为最高效的智能聚合物复合材料的优势。

形状记忆聚合物(SMPs)是一种智能材料，能够变形并锁定为临时形状，然后在暴露于外部刺激时可以恢复其原始的永久形状。SMPs的一个显著特征是它们能够在形状记忆效应(SME)过程中保留两个以上的临时形状，这使它们成为需要在各种条件和多种外部刺激下控制的智能系统的优秀候选者。在形状记忆效应中，SMPs通过负责保持其原始永久形状的网点来记忆其原始永久形状，而SMPs通过负责临时形状的交换域来实现其可逆形状变化。

根据发表在《国际工程杂志》上的一项研究，研究人员正在利用这些特殊类型的智能聚合物复合材料的特性，将它们用于人造肌肉纤维的开发。

SMPs的力学限制限制了其在结构领域的应用;然而，它们可以广泛应用于部件的机械响应较少关注的领域。这为在生物医学部件中使用SMPs开辟了道路。

在最近的发展中，肌肉纤维是由低过渡温度聚合物和热塑性弹性体与高刚度聚合物(如聚乳酸(PLA))混合而成的。这种共混物表现出通过共价键、分子间相互作用和交联形成的网络点和分子开关相。

为了制备SMP合金薄膜，采用双辊装置在热和强剪切力下熔化和混合聚合物组分，包括TPU(0 ~ 70%)、ABS(0 ~ 70%)和EVA(0 ~ 50%)。在合金体系中加入EVA可以提高纤维伸长率，而加入ABS相则可以提高纤维的模量。结果显示smp在热驱动下的拉伸行为、收缩和能量释放之间存在很强的相关性。这些纤维被强烈推荐用于合成肌肉的制造。

智能聚合物增材制造研究进展

增材制造(AM)技术的最新进展使智能聚合物和聚合物复合材料的制造成为可能，从而产生个性化、独特和复杂的结构，能够随着时间的推移适应外部条件。增材制造工艺在生产具有优化性能的复杂和精确定制材料方面的灵活性已经导致了许多工业应用。

根据发表在《聚合物复合材料》杂志上的最新文章，增材制造技术也被称为3D打印(3DP)工艺。3D打印超越了创建功能有限的静态3D对象，并扩展到在其整个生命周期内生产多功能和形状可变的结构，这是一个被称为4D打印(4DP)的概念。

智能聚合物在3D打印刺激响应结构中的应用已经取得了重大进展，特别是在开发各种应用的新材料方面。探索可逆性微观/宏观结构智能聚合物在生物医学领域的应用具有很大的潜力。

虽然温度响应聚合物在增材制造中得到了广泛的研究，但对不同材料的玻璃化转变温度的评估仍然缺乏，这是各种应用中至关重要的方面，需要进一步关注。

简而言之，智能聚合物复合材料具有广阔的前景，拓展了材料科学的视野。它们在现代遗传学、纺织工程、合成纤维制造应用引发了人们对智能复合材料领域的巨大研究兴趣。

来源：中国复材