智能材料是指可以感知外界環(huán)境和自己本身的狀態(tài),做出判斷,然后按照預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)轉(zhuǎn)變自身參數(shù)的一種新型材料。由于其材料本身對于周圍環(huán)境的變化十分敏感,這使得智能材料在制動(dòng)器、智能機(jī)器人、組織工程、生物醫(yī)療等領(lǐng)域引起極大的關(guān)注。而在種類繁復(fù)的智能材料中,形狀記憶聚合物（SMPs）由于其較好的力學(xué)性能、較快的響應(yīng)速率以及良好的生物相容性,在生物醫(yī)療、柔性驅(qū)動(dòng)器、智能傳感器、電子元件、柔性機(jī)器人等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。然而,大多數(shù)形狀記憶聚合物的形變溫度過高,形變過程單一,很難實(shí)現(xiàn)兼顧高度可控、良好機(jī)械性能和多種響應(yīng)方式協(xié)同的特性,無法廣泛應(yīng)用于復(fù)雜工況中。同時(shí),隨著工程實(shí)際需求的日益提高,使得無論對于形狀記憶材料設(shè)計(jì),還是制備技術(shù)等許多瓶頸難題亟待突破。與工程制造界中的人造材料相比,自然界中許多生物經(jīng)過億萬年進(jìn)化,在有限的條件下,運(yùn)用自身精妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與最優(yōu)化的材料耦合,提升了自身的力學(xué)性能與自適應(yīng)能力,為形狀記憶復(fù)合材料高精度、多重響應(yīng)、復(fù)雜變形、高力學(xué)性能等提升提供了重要思路。因此,本論文為解決SMPs的高形變溫度、單一形變過程、單一響應(yīng)方式等問題,以木材的分層多孔、纖維絲纏繞結(jié)構(gòu)為仿... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

形狀記憶聚合物形狀記憶效應(yīng)

第1章緒論3材料施加外力，將形狀記憶聚合物固定為所需形狀，此時(shí)聚合物形狀稱為臨時(shí)形狀[47]。(1)冷卻固形：保持外力作用不變的條件下，將聚合物材料的溫度降至其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Ttrans）以下，此時(shí)聚合物形狀的臨時(shí)形狀得到固定，移除外力約束其臨時(shí)形狀不會(huì)改變。(2)形狀回復(fù)：將臨時(shí)形狀的形狀記憶聚合物再次升溫至Ttrans以上，此時(shí)，在溫度的刺激下，形狀記憶聚合物自發(fā)地由臨時(shí)形狀回復(fù)為初始形狀，至此，形狀記憶聚合物完成一個(gè)形狀記憶循環(huán)。圖1.2溫度響應(yīng)型形狀記憶聚合物形狀記憶循環(huán)[47]1.2.2形狀記憶聚合物的發(fā)展現(xiàn)狀從工程實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，形狀記憶聚合物材料的刺激響應(yīng)方式是仿生智能材料設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，由此，根據(jù)材料在使用時(shí)驅(qū)動(dòng)方法不同，形狀記憶聚合物材料可分為溫度響應(yīng)型、電驅(qū)動(dòng)型、磁驅(qū)動(dòng)型、光驅(qū)動(dòng)型、溶液驅(qū)動(dòng)型等幾大類。(1)溫度響應(yīng)型形狀記憶聚合物材料溫度響應(yīng)型形狀記憶聚合物材料是一種廣泛使用的形狀記憶聚合物材料，它由硬段和軟段兩部分構(gòu)成，其中，軟段決定轉(zhuǎn)換溫度，以創(chuàng)建臨時(shí)形狀；硬段阻止流動(dòng)，并定義其永久形狀，永久形狀是在聚合物加工過程中確定的。溫度響應(yīng)型形狀記憶聚合物在高于其轉(zhuǎn)變溫度，但是低于硬段熔化溫度的情況下，發(fā)生形變，并在形變結(jié)構(gòu)冷卻后保持新的臨時(shí)形狀[48]。如圖1.3所示，在創(chuàng)建臨時(shí)形狀后，在沒有任何外部約束的條件下重新加熱，可實(shí)現(xiàn)從臨時(shí)形狀到初始永久形狀的回復(fù)，其加熱環(huán)境可以通過水浴加熱、熱風(fēng)槍、加熱臺(tái)、烘箱等實(shí)現(xiàn)。

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1.3溫度響應(yīng)型形狀記憶聚合物（a）花朵，（b）章魚[48](2)電驅(qū)動(dòng)型形狀記憶聚合物材料電驅(qū)動(dòng)型形狀記憶聚合物是通過向聚合物基體中引入碳納米管、金屬顆粒、銀納米纖維等導(dǎo)電顆粒而得到的一種復(fù)合聚合物材料，這種形狀記憶聚合物材料通常具有導(dǎo)電性，在外加電壓的情況下，聚合物材料可以將電壓轉(zhuǎn)換為焦耳熱，刺激材料的溫度升高，當(dāng)聚合物材料的溫度高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，材料發(fā)生形狀記憶回復(fù)[49]。圖1.4為一種電驅(qū)動(dòng)型形狀記憶聚合物構(gòu)成的獨(dú)立電子設(shè)備，在被放置于外部環(huán)路天線內(nèi)時(shí)，可發(fā)生形狀記憶回復(fù)。電驅(qū)動(dòng)型形狀記憶聚合物材料仍然是通過溫度響應(yīng)觸發(fā)形狀記憶回復(fù)，是一種電熱轉(zhuǎn)換刺激模式，但是相比于單純加熱刺激，電驅(qū)動(dòng)型形狀記憶聚合物材料可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程刺激調(diào)控，加熱速率高，反應(yīng)快速直接，控制性更好。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Injectable hydrogels for cartilage and bone tissue engineering[J]. Mei Liu,Xin Zeng,Chao Ma,Huan Yi,Zeeshan Ali,Xianbo Mou,Song Li,Yan Deng,Nongyue He.  Bone Research. 2017(02)
[2]Preliminary studies on the basic factors of bionics[J]. REN LuQuan,LIANG YunHong.  Science China（Technological Sciences）. 2014(03)

碩士論文
[1]仿柚子皮緩沖包裝材料[D]. 韓立.浙江理工大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3134894